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1、污染物在环境中的迁移与转化污染物在环境中的迁移与转化一、基本概念一、基本概念二、实例分析二、实例分析三、控制防治三、控制防治一、污染物的迁移一、污染物的迁移 污染物的迁移（transport of pollutants）是指污染物在环境中发生的空间位置的相对移动空间位置的相对移动过程。迁移的结果导致局部环境中污染物的种类、数量和综合毒性强度发生变化。1、污染物迁移的方式、污染物迁移的方式（1） 机械迁移根据污染物在环境中发生机械性迁移的作用力，可以将其分为气的、水的、和重力机械性迁移三种作用。i)气的机械性迁移作用气的机械性迁移作用，包括污染物在大气中的自由扩散作用和被气流搬运的作用。其影响因
2、素有：气象条件、地形地貌、排放浓度、排放高度。一般规律：污染物在大气中的排放量成正比，于平均风速和垂直混合高度成反比。ii)水的机械性迁移作用水的机械性迁移作用，包括污染物在水中的自由扩散作用和被水流的搬运作用。一般规律：污染物在水体中的浓度与污染源的排放量成正比，与平均流速和距污染源的距离成反比。iii)iii)重力的机械迁移作用重力的机械迁移作用，主要包括悬浮物污染物的沉降作用以及人为的搬运作用。（2）物理化学迁移 物理化学迁移是污染物在环境中最基本的迁移过程。污污染物以简单的离子或可溶性分子的形势发生溶解染物以简单的离子或可溶性分子的形势发生溶解- -沉淀、吸沉淀、吸附附- -解吸附。同
3、时还会发生降解等作用。解吸附。同时还会发生降解等作用。1风化淋溶作用 风化淋溶作用是指环境中的水在重力作用下运动时通过水解作用使岩石、矿物中的化学元素溶入水中的过程，其作用的结果是产生游离态的元素离子。2溶解挥发作用 降水、固体废弃物水溶性成份的溶解；3酸碱作用（常表现为环境pH值的变化）4络合作用（改变毒物吸附和溶解的能力） 5吸附作用6. 氧化还原作用 （3）生物性迁移 指污染物通过生物体的吸附、吸收、代谢、死亡等过程而发生的迁移叫做生物迁移。1生物浓缩生物浓缩 生物体从环境中蓄积某种污染物，出现生物体中浓度超过环境中浓度的现象，又称生物富集。2生物累积生物累积 生物个体随其生长发育的不同
4、阶段从环境中蓄积某种污染物，从而浓缩系数不断增大的现象。（生物累积某种污染物浓度水平取决于该生物摄取和消除该污染物的速率之比，摄取大于消除，则发生生物积累）3生物放大生物放大 生态系统的同一食物链上，某种污染物在生物体内的浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象。小故事：中国科学院水生生物研究所的研究人员发现，我国典型湖泊底泥中19世纪早期已存在微量二恶英，主要存在土壤的表层，一旦沉积很难通过环境物理因素再转移，但却可通过食物但却可通过食物链再传给其它生物，转移到环境中。链再传给其它生物，转移到环境中。因此，湖泊底泥中高浓度的二恶英可通过生物富集生物富集或生物放生物放大大对水生物和人类的健康产生极
5、大威胁。通过实验还发现了二恶英在食物链中生物放大的直接证据，并提出了生物放大模型，生物放大模型，从而否定否定了国际学术界过去一直认为二恶英在食物链中只存在生物积累二恶英在食物链中只存在生物积累而不存在生物放大的观点。 二、污染物的转化污染物在环境中通过物理的、化学的或生物的作用改变形态或者转变成另一物质改变形态或者转变成另一物质的过程叫做污染物的转化（transformation of pollutants） (一次污染物, 二次污染物)污染物的转化与迁移不同，迁移只是空间位置的相对移动。不过环境污染物的迁移和转化往往是伴随进行的。污染物转化形式1、物理转化物理转化 指污染物通过蒸发、渗透、凝
6、聚、吸附以及放射性元素的蜕变等一种或几种过程实现的转化。2、化学转化化学转化 指污染物通过各种化学反应过程发生的变化，如氧化还原反应、水解反应、络合反应、光化学反应等。 大气中，污染物的化学转化以光化学氧化和催化反应为主。 水体中，污染物化学转化主要是氧化还原反应和络合水解反应。 土壤中农药的水解由于土壤颗粒的吸附催化作用而加强，甚至有时比在水中还快；金属离子在土壤中也经常在其价态上发生一系列的改变。3、生物转化和生物降解生物转化和生物降解 指污染物通过相应的酶系统的催化作用所发生的变化过程。 污染物生物转化的结果一方面可使大部分有机污染物毒性降低，或形成更易降解的分子结构；另一方面可使一部分
7、有机污染物毒性增强，或形成更难降解的分子结构。三、实例分析三、实例分析1、汞的迁移和转化 汞，俗称水银,常温下是银白色的液体，易蒸发。汞,汞蒸气,及汞的化合物均有剧毒! 汞循环是重金属在生态系统中循环的典型，汞以元汞循环是重金属在生态系统中循环的典型，汞以元素状态在水体、土壤、大气和生物圈中迁移和转化素状态在水体、土壤、大气和生物圈中迁移和转化汞循环（1）汞在水环境中的迁移转化 汞从污染源排入到天然水体汞从污染源排入到天然水体，可立即与水中的各种离子、分子和络合络合配位体，悬浮在水中的有机物与无机颗粒物，水滴沉积物以及水生生物发生反应反应。由于以上物质对汞表现出一定的亲和力由于以上物质对汞表现
8、出一定的亲和力，因而他们相互作用决定了汞在水体中迁移转化的最终归属。 天然水体是由固相、水相、生物相组成的复杂体系。在水相中在水相中，汞以Hg2+、 CH3Hg+、CH3HgCl、C6H5Hg+ 为主要形态。在固相中在固相中，以Hg+、Hg0、HgS、（CH3Hg） 2S 为主要形态。在生物相中生物相中, ,以Hg2+、CH3Hg+、CH3HgCH3为主要形态。它们随着水环境形态的变化而变化。 在天然水体中，不同形态的汞具有各自的化学反应特征，它们影响着汞的化学行为，决定着汞的迁移过程，其过程包括以下几方面。水中汞的气态迁移 汞在水中的气态迁移涉及到汞的气化作用以及二甲汞的气化作用以及二甲基化
9、作用基化作用，此时汞转变为挥发态的汞进入大气。 当天然水体中含氧量减少含氧量减少时，水体氧化还原电位降水体氧化还原电位降低低,汞汞易被水中有机质、微生物或其它还原剂还原为还原为HgHg，即以汞的气态由水体逸散到大气中; 当天然水体中含汞量稍高，当天然水体中含汞量稍高，pH7pH7时时，水中汞可在厌气微生物的作用下生成（CH3）2Hg。由于（CH3 ）2Hg在水中溶解度很小所以易逸散到大气中。 水中汞的络合态迁移 天然水体中常见的无机态配位体天然水体中常见的无机态配位体Cl-Cl-、OH-OH-对汞有络合作用对汞有络合作用，络合物的形成成为汞能随水流动的主要因素之一。 天然水体中存在的有机物中的
10、胺基、羧基等官能团都能与汞结合，形成稳定的有机络合物形成稳定的有机络合物。水体中的悬浮物和地质对汞有强烈的吸附作用，从而束缚了汞的自由活动能力从而束缚了汞的自由活动能力。当地质因素或者环境化学因素改变而导致悬浮物沉积时，则汞也随之沉淀下来。同时地质沉积物中的化学物质也同样吸附水中的Hg2+，若Hg2+被沉积物吸附固定，水中汞也向沉积物中转移。因此在直接受汞污染的水体中，水相的含汞量仍然很低汞的生物态迁移 沉积在水中的无机汞在微生物的参与下能转变成剧沉积在水中的无机汞在微生物的参与下能转变成剧毒的甲基汞毒的甲基汞，并且沉积物中生物合成的甲基汞能连续不断的释放到水体中。由于甲基汞具有很强的亲脂力，
11、则水中低量的甲基汞都能被水生生物吸收，通过生物放大作用生物放大作用威胁人类的健康与安全。因此，汞的生物态迁移过程，实际上主要是甲基汞的迁移与累计过程.（2）汞在土壤环境中的迁移 土壤中的粘土矿物带有负电荷，可以吸收以阳离子形态存在的汞. 腐殖质是一些含有方向结构的化合物，通过含酚羟基、羧基、磺酸基、氨基等反应基团的作用，汞被腐殖质螯合或吸附。一般来说，土壤腐殖土壤腐殖质含量越高，土壤吸附汞的能力越强。质含量越高，土壤吸附汞的能力越强。 植物对汞的吸收主要是通过根来完成的植物对汞的吸收主要是通过根来完成的。很多情况下，汞化合物在土壤中先转化为金属汞或者甲基汞后才能被植物吸收。汞在植物各部的分布一
12、般是根茎、叶种子。这种趋势是由于汞被植物吸收后，常与根上的蛋白质反应沉积于根上，阻碍向地上部分的运输。（3）汞迁移转化的危害“水俣病水俣病”日本政府于1968年 9月确认水俣病是人们长期食用富含甲基汞的水产品造成的a、致命性致命性 科学试验证实，人体血液中汞的安全浓度为1微克/10毫升，当到达5-10微克/10毫升时，就会出现明显中毒症状。b、遗传性遗传性 水俣病的遗传性也很强，孕妇吃了被甲基汞污染的海产品后，可能引起婴儿患先天性水俣病。（4）控制防治措施加强进行垃圾分类和固体废弃物管理加强进行垃圾分类和固体废弃物管理加强宣传教育力度加强宣传教育力度, , 提高全体公民的环保意识提高全体公民的
13、环保意识加强燃煤汞污染控制技术的研究与开发和建立各涉汞行业的污染物排放标准2、光化学烟雾 从1940年初开始，洛杉矶每年从夏季至早秋，只要是晴朗的日子，城市上空就会出现一种弥漫天空的浅蓝色烟雾，使整座城市上空变得浑浊不清。这种烟雾使人眼睛发红，咽喉疼痛，呼吸憋闷、头昏、头痛。1943年以后，烟雾更加肆虐，以致远离城市100千米以外的海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死，柑橘减产。 光化学烟雾是汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物和碳氢化合物和氮氧化物（氮氧化物（NOx）等一次污染物在阳光（紫外光）作用下发）等一次污染物在阳光（紫外光）作用下发生光化学反应生成二次污染物生光化学反应生成二次
14、污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物（其中有气体污染物，也有气溶胶）所形成的烟雾污染现象。（1）大气污染物的迁移 大气污染物是指由于人类活动或自然过程排大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气的并对人或环境产生有害影响的那些入大气的并对人或环境产生有害影响的那些物质（物质（CO 、SO2、NOx、颗粒物、颗粒物），他们），他们的迁移方式都属于气的机械性迁移的迁移方式都属于气的机械性迁移烟流烟流模型，高架连续点源。模型，高架连续点源。（2）大气污染物的转化 。 （3）危害a、损害人和动物的健康；b、影响植物生长影响植物生长；c、降低大气的能见度；（4）控制措施a、控制污染源b、采用无污染运输c、利用化学抑制剂d、植树造林植树造林