簡介
許多有機物,特別是鹵代脂肪烴和芳香烴,都具有揮發性,從水中揮發到大氣中後,其對人體健康的影響加速,揮發作用是有機物質從溶解態轉入氣相的一種重要遷移過程。在自然環境中,需要考慮許多有毒物質的揮發作用。揮發速率依賴於有毒物質的性質和水體特徵。如果有毒物質具有“高揮發”的性質,那么顯然在影響有毒物質的遷移轉化和歸趨方面,揮發作用是一個重要的過程,但即便毒物的揮發較小時,揮發作用也不能忽視。
亨利定律
揮發通常可以用亨利定律描述。亨利定律是指一定溫度下,物質在氣一液兩相間達到平衡時,溶解於液(水)相的濃度與氣相中濃度(或分壓)成正比,線性關係的斜率定義為亨利常數,其表達式為
式中, ——污染物在水面大氣中的平衡分壓,P; ——污染物在水相中的平衡濃度,mol/m
;
通常情況下, >10 Pa·m /mol的化合物屬於高揮發性化合物,而 <1 Pa·m /mol的化合物屬於低揮發性化合物 。
揮發速率
水體中有機物的揮發速率可用下面的方程來表示:
式中:C為溶解相中有機物的濃度;K為揮發速率常數;Z為水體的混合深度;P為有機物在大氣中的分壓;
K為亨利常數。
在多數情況下,有機污染物在大氣中的分壓可忽略不計,K 代替-K/Z,因此上式可簡化為
由上述方程式可知,有機污染物在水體中的揮發過程符合一級動力學方程,揮發速率與水體中所溶解的有機污染物濃度成正比 。
套用
環境中易揮發的重金屬主要有汞及其化合物。通常情況下,有機汞的揮發性大於無機汞。有機汞中甲基汞和苯基汞的揮發性最大,無機汞中碘化汞的揮發性最大,硫化汞最不易揮發。環境中易揮發的有機污染物種類很多,大部分的小分子鹵代脂肪烴及芳烴化合物都具有很強的揮發性。例如,美國國家環境保護局確定的114種優先控制的有機污染物中,具有顯著揮發性的有31種,約占27%。雖然這些有機物也能被微生物不同程度地降解,但在流速較快的河流中,揮發到大氣中是它們的主要遷移途徑。除了污染物的亨利常數外,污染物從水體中的揮發也受水體的水深、流速等影響,在淺而流速較快的河流中揮發速率較大。
在實際污(廢)水處理過程中,人們常利用某些污染物易揮發的特性,將它們從水體中驅趕出來,以降低水環境污染的風險。常見的處理技術有吹脫、汽提、曝氣等。一些污染物在水中的難揮發形態,也可以通過簡單的化學處理將它們轉化為易揮發形態,然後採用上述技術處理。例如,廢水中的NH :通常可以加入NaOH或Ca(OH)等將pH調節到鹼性使其轉化為易揮發的NH,然後通過吹脫、曝氣等技術去除 。