Химия окружающей среды Дмитрий Воробьёв, MSc Основы Токсикологии Что изучает токсикология Терминалогия токсикологии Рассчеты ПДК Рассчеты распространения загрязнителя по фазам в окружающей серде Теминалогия и формулы Загрязнители из почвы удаляются при помощи испарения и замачивания. Испарение (период полураспада) t1/2=1,58*10-8 KосS/P Замачивание: R=1/KD ( 1-Ф2/3 )ds Где R (сила замачивания), S- растворимость в воде (мг/л), Pдавление пара ( mmHg), Ф – колличество воды в порах почвы, ds – плотность твердых частиц почвы, KD и KOC – коэфициент взаимодействия. KD=CS/CW , где CS – концентрация загрязнителя в почве и CW – концентрация загрязнителя в воде. Концентрация загрязнителя в почве в пересчете на органический углерод CSOC=CS/fос, где fос часть органического углерода в почве ( всегда <1) KOC = KD/fос и KOC = CSOC/CW и KOC>KD KOC= aKOWb и KD= a fос KOWb, где поправочные нелинейные коэффициэнты: a = 0,66 и b=1,03. KOW – фактор взаимодествия в системе октанол/вода. Отсюда равенство получаем, при помощи которго можно найти показатель KD, зная часть органического углерода в почве: lgKOC= 1,03 lg KOW-0,18 Подвижность загрязнителя и взаимодействие в окружающей среде Kb=Cb/Cw отсюда , также Kb= flip Kowc где, Cb – концентрация загрязнителя в организме, flip – липидная часть в организме, « с » - не линейный фактор, который равен 0,95. Ml=lg(SP/Kос) , где Ml – подвижность загрязнителя и взаимодействие в окружающей среде.Р – давление паров mmHg, S- растворимость мг/л. Биоаккамулирующий фактор BF=CB/Cs=KB/KD=(flip/afос)Kow c-b, c-b= ~ 0, если c-bмаленький (-0,08) тогда биоаккамулирующий фактор малозависим от взаимодействия в системе октанол/ вода, и определяется в основном из равенства flip/afос , где flip – часть липидов в биоте. Взаимодействие химикатов в окружающей среде Воздух/вода : H=P/Cw , Па м3/моль, Почва/вода: KD= Cs/Cw или расчитывается по колличеству органического углерода в почве KOC = CSOC/CW , Биота/вода KB=CB/Cw Факторы летучести компонентов C=Zf, где Z- фактор летучести, С- концентрация компонентов, fлетучесть идеального газа ( fugacity). Z- характеризует вещество и его обращение в среде. Отсюда расчетные формулы: PV=nRT, P=HC и KD= Cs/Cw , отсюда получаем для всех газовых веществ в воздухе Zвоздух = 1/RT (моль/ м3 * Па) , R= 8,31 Па м3 / моль К. Вещества растворенные в воде : Z вода=1/Н, где Н- постоянная Генри. Абсорбированное вещество в твердой фазе: Zсорбент= Ксорбент/Н, Ксорбент = KD . Ксорбент применяется для всех твердых частиц ( земля, осадочные породы, суспензия). Попавшее в организм вещество: Zбиота= КВ/Н Описание взаимодействия массы загрязнителя в различных фазах Mi=Ci Vi=fZi Vi, где Mi – масса вещества (моль), С – концентрация вещества ( моль / м3) , V (м3) – объем фазы. Количество вещества во всей системе Мсуммарно =Σ Mi = Σ(fZi Vi )= f Σ(Zi Vi ). Необходимые данные для определения факторов взаимодействия находятся по формуле: КВ = flip Kow и Ксорбент = 0,41 fос Kow Международный фактор токсической эквивалентности I-TEF (International Toxic Equivalence Factor) Международный фактор токсической эквивалентности За эталон взято вещество Диоксин (2,3,7,8-ТХДД) (2,3,7,8 - TCDD) 2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-1,4-dioxin CAS Number: 1746-01-6 Международный фактор токсической эквивалентности Решение задач Дано: С6Н6- 100 кмоль (78 кг.),LC50 = 5,3мг/л Т= 250С=298К Н= 557Па*м3/ моль Кow = 135 Ксорб1 = 1,1 Ксорб2 (4% органический карбон)=2,2 Кв (5% липиды)= 6,7 Vвоздух = 1010м3 Vводы = 7 *106м3 , Vпочв = 3*104м3 ,Vбиота = 3,5м3 Z- характеризует вещество и его обращение в среде(моль/м3Па) Zвоздух = 1/RT= 1/8,314*298=1/2478=4,04*10-4 моль/м3Па Zвода = 1/Н= 1/557=18*10-3 Zсорб1 = Ксорб1 /Н= 1,1/557=2*10-3 Zсорб2 = Ксорб2 /Н= 2,2/557=3,95*10-3 Zбиота = КВ/Н = 6,7/557=1,2*10-2 Z*V - колличество вещества в каждой фазе(моль/Па) ZвоздухV= 4,04*10-4*10-10=4,04*106 ZводаV= 1,8*10-3*7*106=1,26*104 Zсорб1V= 2*10-3*9*103=18 Zсорб2V=4*10-3*35=0,14 Zсорб3V=4*10-3*2,1*104=84 ZботаV= 1,2*10-2*3,5=4,2*10-2 ΣZV= 4,05*106 F- fugacity (летучесть идеального газа)Па F=Mсуммарно / ΣZi Vi = 100/4,05*106=2,47*10-5 Масса бензола в каждой фазе (моль) Mвоздух= fZвоздухV= 2,47*10-5*4,04*106=99,8 Mвода= fZводаV= 1,26*104*2,47*10-5=0,31 Mсорб1= fZсорб1V= 18*2,47*10-5=4,4*10-4 Mсорб2= fZсорб2V= 0,14*2,47*10-5=3,5*10-6 Mсорб3= fZсорб3V = 84*2,47*10-5=2,07*10-3 Mбиота= fZбиотаV = 4,2*10-2*4,47*10-5=1*10-6 Концентрация бензола в каждой фазе (моль/м3) C=M/V Cвоздух = Mвоздух/V= 99,7/1010=9,97*10-9 Cвода = Mвода/V= 0,31/7*106=4,4*10-8 Cсорб1 = Mсорб1/V= 4,4*10-4/9*103=5*10-8 Cсорб2 = Mсорб2/V= 3,5*10-6/35=1*10-7 Cсорб3 = Mсорб3/V= 2,07*10-3/2,1*104=1*10-7 Cбиота = Mбиота/V= 1*10-6/3,5=3*10-7