揮發作用

水體中有機污染物的揮發作用主要是指其由水中的溶解態轉變形成氣態進入大氣的過程。揮發作用是有機污染物在水環境中遷移的一個重要途徑。污染物的性質、水文和氣象條件都會影響揮發過程的進行。

基本介紹

• 中文名：揮發作用
• 外文名：Volatile Effect
• 定律：亨利定律
• 定義：有機物從溶解態轉為氣態的過程
• 揮發速率：與溶解的有機物濃度呈正比
• 套用：廢水處理

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_a； ——污染物在水相中的平衡濃度，mol/m^3，

_{——亨利常數，Pa·m}³_/mol；

通常情況下， >10²Pa·m³/mol的化合物屬於高揮發性化合物，而 <1 Pa·m³/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_v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_H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_v^‘代替-K_V/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NH₄⁺：通常可以加入NaOH或Ca(OH)₂等將pH調節到鹼性使其轉化為易揮發的NH₃，然後通過吹脫、曝氣等技術去除。