Химия окружающей среды Дмитрий Воробьёв, MSc

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