第五章環(huán)境中的重要污染物及其生態(tài)效應(yīng)ppt課件

1、第五章 環(huán)境中的重要污染物及其生態(tài)效應(yīng)20世紀(jì)70年代以來(lái)，人們對(duì)環(huán)境中的重金屬、放射性元素和有機(jī)鹵化物PCBs、CFCs、多環(huán)芳烴PAHs和外表活性劑等污染物的危害性日益關(guān)注，研討了它們的環(huán)境化學(xué)行為及其生態(tài)效應(yīng)。如發(fā)生在日本的水俁病和骨痛病事件分別是由汞污染和鎘污染引起的，1986年發(fā)生在前蘇聯(lián)的切爾諾貝利核電站的火災(zāi)爆炸引起的放射性污染，1976年發(fā)生在意大利的二惡英PCDDs污染事件等。本章主要引見人們特別關(guān)注的污染元素Hg、Cd、Pb、As和重要的有機(jī)污染物鹵代物和PAHs。第一節(jié) 重要的污染元素及其環(huán)境化學(xué)行為一、汞一Hg在環(huán)境中的分布與污染 Hg在自然界的濃度不大，但分布很廣，在

2、大氣、天然水體、巖石和土壤中都有Hg的存在。 環(huán)境中Hg的人為來(lái)源： 工業(yè)污染源 在工業(yè)上，氯堿工業(yè)電解食鹽水制備NaOH和Cl2采用金屬Hg作流動(dòng)陰極，要耗費(fèi)大量的Hg，同時(shí)向環(huán)境中排放的“三廢中Hg的含量也較高，尤其以殘留于廢鹽水中的Hg最多為投放量的50%以上； 煤和化石燃料的熄滅、有色金屬Hg常伴生于Cu, Pb, Zn等有色金屬的硫化物礦床中的冶煉、儀表和電氣工業(yè)、造紙工業(yè)等也是Hg污染的重要來(lái)源。生活污染源： 人們的生活用品中也含有大量的Hg，如電池、日光燈管、體溫計(jì)等；城市生活渣滓中含有高量的Hg；含Hg農(nóng)藥的消費(fèi)和運(yùn)用等。二Hg的環(huán)境化學(xué)行為 1. Hg及其化合物在環(huán)境中的氧化

3、復(fù)原特性 Hg按其化學(xué)形狀可分為金屬Hg、無(wú)機(jī)汞和有機(jī)汞。在各種含Hg化合物中，以烷基汞化合物的毒性最強(qiáng)，如甲基汞和乙基汞。 存在價(jià)態(tài)：0、+1和+2價(jià)。 與其它金屬相比，Hg的重要特點(diǎn)在于能以零價(jià)形狀存在于大氣、土壤和天然水中。這是由于Hg具有很高的電離勢(shì)，轉(zhuǎn)化為離子的趨向小于其它金屬。Hg及其化合物特別容易揮發(fā)，無(wú)論是可溶或不可溶的汞化合物，都有一部分Hg揮發(fā)到大氣中去，參與全球Hg的循環(huán)。 環(huán)境中的Eh和pH值決議著Hg的存在形狀，三種價(jià)態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化反響為： Hg0 = Hg22+ + Hg2+ Hg22+ = Hg0 + Hg2+ Hg2+ = Hg0 2. 膠體對(duì)Hg的吸附特征 土

4、壤、水體懸浮顆粒物和底泥中的各類膠體對(duì)Hg均有劇烈的外表吸附物理吸附和離子交換吸附作用物理化學(xué)吸附： Hg22+、Hg2+可被帶負(fù)電荷的膠體吸附；HgCl3-等可被帶正電荷的膠體吸附。吸附作用導(dǎo)致Hg及其它重金屬?gòu)谋晃廴镜乃w轉(zhuǎn)入土壤固相。 1不同的黏土礦物對(duì)Hg的吸附才干不同 普通來(lái)說(shuō)，蒙脫石、伊利石類對(duì)Hg2+的吸附力很強(qiáng)，而高嶺石類相對(duì)較弱。假設(shè)土壤溶液中存在較高量的Cl-時(shí)，由于構(gòu)成HgCl2、HgCl3-和HgCl42-等配離子，使得黏土礦物帶負(fù)電荷對(duì)Hg的吸附作用顯著減弱；當(dāng)土壤中鐵、錳的水合氧化物含量較高時(shí)，那么可加強(qiáng)對(duì)等陰離子配合物的吸附作用。 2膠體對(duì)Hg的吸附受環(huán)境pH值和

5、Hg濃度的影響 當(dāng)環(huán)境pH = 18時(shí)，吸附量隨pH值的增大而增大；當(dāng)pH 8時(shí)，吸附的Hg量根本不變。 3. 無(wú)機(jī)配位體對(duì)Hg的配位作用 環(huán)境中最常見的Hg的無(wú)機(jī)配位體有Cl-、OH-和S2-等。 1Hg2+與Cl-的配合 Hg2+ + Cl- HgCl+ Hg2+ + 2Cl- HgCl20 當(dāng)溶液中Cl- 10-2 mol/L時(shí)，能夠生成HgCl3-： Hg2+ + 3Cl- HgCl3- 進(jìn)一步可得到HgCl42-：Hg2+ + 4Cl- HgCl42- 2Hg2+與OH-的配合 Hg2+與OH-可構(gòu)成一系列配合物：HgOH+、Hg(OH)2、Hg(OH)3-和Hg(OH)42-。 3

6、Hg2+與S2-的配合 Hg2+與S2-可構(gòu)成一系列配合物：HgS0、HgS22-HgSx2-；Hg2+與HS-可構(gòu)成一系列配合物：HgHS+、Hg(HS)2和HgHS2-等。 由于Hg的配位作用，大大提高了汞化合物的溶解度。 4. Hg的甲基化作用 1953年發(fā)生在日本熊本縣水俁灣的“水俁病，該病能破壞人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)研討確認(rèn)是由甲基汞的污染呵斥的。隨后在伊拉克也發(fā)生了人們食用甲基汞處置過(guò)的小麥而發(fā)生中毒的事件。1967年瑞典學(xué)者詹森Jeasen和吉爾洛夫Jernlov首先指出：淡水水體底泥中的厭氧細(xì)菌可以使無(wú)機(jī)汞甲基化，構(gòu)成甲基汞和二甲基汞，并且提出了兩種能夠的反響式： Hg2+ +

7、 2R-CH3 (CH3)2Hg CH3Hg+或Hg2+ + R-CH3 CH3Hg+ (CH3)2Hg除Hg的生物甲基化作用外，有人發(fā)現(xiàn)天然水中，在非生物的作用下，只需存在甲基給予體，Hg也可被甲基化。 如：Hg2+在乙醛、乙醇、甲醇作用下，經(jīng)紫外線照射作用可甲基化。此外，一些哺乳動(dòng)物和魚類本身也存在Hg的甲基化過(guò)程。三Hg污染的危害 Hg蒸氣是劇毒的，但在通常的大氣汞濃度情況下，Hg蒸氣不會(huì)引起人畜急性中毒。只需當(dāng)空氣中含量達(dá)0.1 mg/m3以上時(shí)，Hg蒸氣中毒景象才明顯出現(xiàn)。 但是，長(zhǎng)期吸入極微量的Hg蒸氣會(huì)引起累積性中毒。 一切的無(wú)機(jī)汞化合物，除HgS外，都是有毒的。無(wú)機(jī)汞鹽可經(jīng)過(guò)食

8、物鏈進(jìn)入人體，主要蓄積于肝、腎和腦內(nèi)。有機(jī)汞的毒性比無(wú)機(jī)汞大。在烷基汞中，甲基汞的毒性最大，比無(wú)機(jī)汞大50-100倍。 各種形狀的Hg按其毒性由大到小順序?yàn)椋河袡C(jī)汞烷基汞毒性最大 金屬Hg 無(wú)機(jī)汞。 中毒機(jī)理：Hg2+與酶蛋白的巰基結(jié)合，抑制多種酶的活性，使細(xì)胞的代謝發(fā)生妨礙。Hg2+還可以引起神經(jīng)功能紊亂等疾病。二、鎘一Cd在環(huán)境中的分布與污染 Cd是一種稀有分散的元素，它以微量而廣泛地分布在環(huán)境中，濃度超越百萬(wàn)分之一1 ppm的只發(fā)生于富礦層或因人類活動(dòng)的污染地域。 呵斥環(huán)境Cd污染的主要來(lái)源是工業(yè)污染。在工業(yè)上，Cd普通作為主要金屬工業(yè)特別是煉鋅工業(yè)，因ZnS與CdS是共生的的副產(chǎn)品來(lái)消

9、費(fèi)的。 另外，在選礦過(guò)程中，尾礦堆、冶煉廠的礦渣堆、廢料堆和渣滓堆，經(jīng)雨水沖刷溶解作用，可引起附近水體污染，再由污灌而使Cd向土體遷移。 如日本富山縣神通川流域利用當(dāng)?shù)劂U鋅礦選礦廢水污染的河水灌溉農(nóng)田，我國(guó)上海市郊一些地方的土壤中Cd的含量已超越背景值100倍左右。二鎘的環(huán)境化學(xué)行為 1. Cd在環(huán)境中的形狀與轉(zhuǎn)化 1在天然水體中 Cd在水體中可與多種配位體構(gòu)成配合物，在水體中主要的無(wú)機(jī)配位體為OH-、CO32-、SO42-和Cl-等。 Cd在天然水中存在如下主要的溶解與配位平衡： 沉淀-溶解平衡：Cd(OH)2與CdCO3的溶解與沉淀。 配位平衡：Cd2+可與OH-構(gòu)成Cd(OH)+、Cd(

10、OH)2和Cd(OH)3-，與Cl-構(gòu)成CdCl+和CdCl2，與SO42-構(gòu)成CdSO4。 普通當(dāng)pH 7的石灰性土壤中； 在水田中厭氧環(huán)境Cd多以CdS的方式存在與土壤中。 2. Cd的生物遷移特征 Cd為作物生長(zhǎng)的非必需元素，但它容易被植物吸收。許多植物均能從土壤中攝取Cd，并在體內(nèi)累積到一定數(shù)量。植物吸收Cd的量不僅與土壤的含Cd量有關(guān)，還受其化學(xué)形狀的影響。 例如，水稻對(duì)三種無(wú)機(jī)鎘化合物吸收累積的順序?yàn)椋篊dCl2 CdSO4 CdS。不同種類的植物對(duì)Cd的吸收存在著明顯的差別；同種植物的不同種類之間，對(duì)Cd的吸收累積也會(huì)有較大的差別。谷類作物如小麥、玉米、水稻、燕麥和粟子都可經(jīng)過(guò)根

11、系吸收鎘，其吸收量依次是：玉米 小麥 水稻 大豆。同一作物，鎘在體內(nèi)各部位的分布也是不均勻的，其含量普通為：根 莖 葉 籽實(shí)。植物在不同的生長(zhǎng)階段對(duì)Cd的吸收量也不一樣，其中以生長(zhǎng)期吸收量最大。由此可見，影響植物吸收Cd的要素很多。三Cd污染的危害Cd可經(jīng)過(guò)土壤植物系統(tǒng)等途徑，經(jīng)由食物鏈進(jìn)入人體，危害人類安康。進(jìn)入人體的Cd，一部分與血紅蛋白結(jié)合，一部分與低分子金屬球蛋白結(jié)合，然后隨血液分布到內(nèi)臟器官，最后主要蓄積于腎和肝中。Cd中毒病癥主要表現(xiàn)為動(dòng)脈硬化性腎萎縮或慢性球體腎炎等。食入過(guò)多的Cd，可使Cd進(jìn)入骨質(zhì)取代部分Ca脫Ca，Cd2+ + CaCO3 CdCO3 + Ca2+，引起骨骼軟

12、化和變化，嚴(yán)重者自然骨折，甚至死亡。這正是“骨痛病事件的典型病癥，其緣由就是由于當(dāng)?shù)鼐用裼捎谑秤昧撕珻d廢水灌溉的“鎘米和含Cd的飲水呵斥。另外，Cd還有“三致作用，引起高血壓、肺氣腫等病癥。因此，環(huán)境中Cd污染是人們極為關(guān)注的問(wèn)題。三、鉛一Pb在環(huán)境中的分布與污染 Pb是地殼中含量最多的重金屬元素，在自然界分布廣泛。 環(huán)境中的Pb來(lái)源：礦山開采、金屬冶煉和汽車尾氣 其中，Pb的冶煉是環(huán)境Pb污染的主要來(lái)源。 如德國(guó)某冶煉廠附近的土壤中含Pb 29003000 mg/kg，而在礦區(qū)附近嚴(yán)重污染的土壤中Pb含量高達(dá)5000 mg/kg。 以往汽油中常參與四乙基鉛作抗爆劑。 據(jù)估計(jì)：每升汽油中含P

13、b量為200500 mg，因此汽油熄滅時(shí)排放的含Pb廢氣是城市大氣污染中Pb的另一大來(lái)源。 如今汽油是經(jīng)過(guò)脫P(yáng)b處置的。二Pb的環(huán)境化學(xué)行為 1. Pb在環(huán)境中的形狀與轉(zhuǎn)化 Pb可構(gòu)成+2和+4價(jià)態(tài)的化合物，大多數(shù)無(wú)機(jī)鉛鹽均難溶或不溶于水，但易溶于稀HNO3。有機(jī)鉛化合物的代表是四乙基鉛，為無(wú)色透明液體，不溶于水，但溶于有機(jī)溶劑、脂肪及內(nèi)脂質(zhì)中，可經(jīng)皮膚吸收。 環(huán)境中的Pb通常以二價(jià)離子形狀存在，Pb2+可與SO42-、Cl-、S2-、CO32-和OH-等構(gòu)成難溶化合物，從而影響Pb在天然水中的存在形狀和含量。特別要留意的是Pb(OH)2的兩性特征： Pb2+ + 2OH- Pb(OH)2 H

14、+ +HPbO2- 配位平衡：Pb2+ + OH- PbOH+, Pb(OH)2, Pb(OH)3-和Pb(OH)42- Pb2+ + Cl- PbCl+, PbCl2 土壤中可溶性Pb含量極低。緣由： 由于Pb進(jìn)入土壤后，隨著土壤Eh值的升高，土壤中的Pb與Fe3+、Mn2+的氫氧化物結(jié)合，降低了Pb2+的可溶性。另一方面，土壤中的Fe3+和Mn2+的氫氧化物，特別是Mn(OH)2，對(duì)Pb2+有劇烈的專性吸附才干，影響著在Pb土壤中的遷移轉(zhuǎn)化、Pb的活性和毒性，為控制土壤溶液中Pb2+濃度的一個(gè)重要要素。土壤pH也是影響Pb在土壤中存在形狀的一個(gè)要素。普通可溶性Pb在酸性土壤中含量較高，這是

15、由于酸性土壤中的H+可以溶解而部分釋放以被化學(xué)固定的Pb，這種情況在土壤中存在穩(wěn)定的PbCO3時(shí)尤其明顯。土壤中的Pb還可以離子交換吸附態(tài)的方式存在，其被吸附的程度取決于土壤膠體負(fù)電荷的總量、Pb的離子勢(shì)和原吸附在膠體上的其它離子的離子勢(shì)。 2. Pb的生物遷移特征 植物主要吸收存在于土壤溶液中的Pb2+，絕大部分積累于根部，而轉(zhuǎn)移到莖葉、種子中的很少。另外，植物還可以經(jīng)過(guò)葉片上的氣孔吸收污染空氣中的Pb。 由前可知：土壤的酸堿度影響Pb的存在形狀。當(dāng)土壤pH值增大時(shí)，Pb的可溶性和挪動(dòng)性降低主要以Pb的氫氧化物、硫酸鹽、碳酸鹽等方式存在，影響到植物對(duì)Pb的吸收，使得作物根部的含Pb量減少。三

16、Pb污染的危害 從現(xiàn)有資料來(lái)看，由于土壤中的Pb污染，經(jīng)食物鏈而引起人體Pb中毒的景象很少出現(xiàn)。這與在土壤中的主要存在形狀是難溶性的鉛化合物，而吸收進(jìn)入植物體內(nèi)的Pb又主要累積于根部有關(guān)。 Pb在體內(nèi)可以積累，當(dāng)積累到一定程度時(shí)會(huì)引起Pb中毒，主要影響神經(jīng)系統(tǒng)、造血系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)和消化系統(tǒng)。 Pb對(duì)植物的直接危害，主要影響植物的光協(xié)作用和蒸騰作用強(qiáng)度。四、砷 1. 天然源：As是一種廣泛存在并具有準(zhǔn)金屬特性的元素。它多以無(wú)機(jī)As形狀分布于許多礦物中，其中主要是硫化物，如：雄黃礦As2S2又名雞冠石 、雌黃礦As2S3、砷鐵硫礦FeAsS、砷鎳礦等。地殼中As的含量為1.52 mg/kg。土壤中

17、As的本底值在0.240 mg/kg之間，而受As污染的土壤含As量那么高達(dá)550 mg/kg。 在某些煤中也含有較高濃度的As。如美國(guó)煤的平均含As量為110 mg/kg，捷克斯洛伐克的一些煤中含As量高達(dá)1500 mg/kg。在空氣、地面水、海水中As的含量都很低。而某些地下水水源的含As量極高224280 mg/L，且50%為三價(jià)砷。特別是溫泉活動(dòng)地域的水源含As量較高，如新西蘭溫泉水的含As量達(dá)8.5 mg/L，溫泉水中90%以上為三價(jià)砷。 2. 人為源 工業(yè)上排放As的主要部門有化工、冶金、煉焦、火力發(fā)電、造紙、皮革等，其中以冶金、化學(xué)工業(yè)排As量最高，如硫酸廠、磷肥廠，由于運(yùn)用的礦

18、石原料中普遍含有較高量的As，所以廢水中含量As量高達(dá)每升幾毫克至幾十毫克。 As的另一個(gè)主要以為源為含As農(nóng)藥的運(yùn)用，其中用量較多的是Pb3(AsO4)2、Ca3(AsO4)2，其次是Ca3(AsO3)2和Na3AsO3等。大量的有機(jī)砷，如甲胂酸CH3H2AsO4、二甲次胂酸(CH3)2HAsO3被用作具有選擇性的除莠劑，一些有機(jī)砷被用作殺菌劑，如稻腳青、蘇農(nóng)6401、蘇化911等。二As的環(huán)境化學(xué)行為 1. As在環(huán)境中的形狀與轉(zhuǎn)化 環(huán)境中As的化合物種類很多，有固、液、氣三種物態(tài)。固體化合物有：As2O3、As2S2、As2S3和As2O5等；液體有AsCl3等；氣體有AsH3、CH3A

19、sH2等。As的化合物有+5、+3、0、-3四種價(jià)態(tài)，在普通的pH和Eh范圍內(nèi)，主要以+3、+5價(jià)態(tài)存在于環(huán)境中。 1天然水中 As的存在形狀為AsO43-、HAsO42-、H2AsO4-、AsO33-和H2AsO3-等。在天然水表層，由于DO濃度高，pe值高，pH = 49，As主要以高價(jià)態(tài)方式存在，如H2AsO4-和HAsO42；pH 12.5的堿性水環(huán)境中，As主要以AsO43-方式存在； 在pe 4的水環(huán)境中，那么主要以低價(jià)態(tài)方式存在，如H3AsO3和H2AsO3-。這些形狀的As都是水溶性的，它們?nèi)菀纂S水遷移。 2土壤中 水溶性的As在土壤中的含量很低，普通只占土壤全As的510%。

20、WHY?這是由于進(jìn)入土壤中的水溶性As：一方面使容易與土壤中的Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等構(gòu)成復(fù)雜的難溶性砷化物；另一方面，可以和無(wú)定形鐵、鋁等的氫氧化物產(chǎn)生共沉淀而被固定；第三、土壤中的As大部分與土壤膠體結(jié)合，呈吸附態(tài)，且吸附的結(jié)實(shí)。 因此，含As污染物進(jìn)入土壤后，主要積累于土壤表層，很難向下挪動(dòng)。 土壤吸附As的才干，主要與土壤正電荷的膠體，特別是游離氧化鐵Fe2O3的含量有關(guān)。黏土礦物外表的Al3+也可以吸附As。但是，有機(jī)膠體對(duì)As無(wú)明顯的吸附作用，由于它普通帶凈負(fù)電荷。土壤中溶解態(tài)、難溶態(tài)以及吸附態(tài)As之間的相對(duì)含量與土壤Eh、pH相關(guān)。 隨著pH的升高和Eh的下降，可

21、顯著提高土壤中As的溶解性。 另一方面，土壤Eh的降低，除發(fā)生+5價(jià)As的復(fù)原外，還會(huì)使FeAsO4以及其它方式的鐵的砷酸鹽復(fù)原為比較容易溶解的亞鐵方式。 另外，當(dāng)土壤中含硫量較高時(shí)，在復(fù)原條件下可生成穩(wěn)定的難溶性As2S3。 2. As的生物遷移特性 As能被植物劇烈吸收并積累。As的植物積累系數(shù)為非常之幾以上。土壤含As量與作物含As量的關(guān)系因作物種類不同而有很大差別。 另外，向土壤中施入As的價(jià)態(tài)不同，作物吸收As的量也不同，如作物易吸收H3AsO3。三As污染的危害 一切砷化合物均具有毒性，但三價(jià)砷的毒性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于五價(jià)砷。也有證聽闡明：溶解As比不溶性As毒性高，能夠是由于前者較易吸收。

22、 無(wú)機(jī)砷可抑制酶的活性，三價(jià)無(wú)機(jī)砷還可與蛋白質(zhì)的巰基反響。三價(jià)砷對(duì)線粒體呼吸作用有明顯的抑制，曾經(jīng)證明：AsO33-可減弱線粒體氧化磷酸化反響，或使之不能偶聯(lián)。 必需留意：在生物體內(nèi)不同價(jià)態(tài)的As之間可以相互轉(zhuǎn)化，且無(wú)機(jī)砷在生物體內(nèi)還可以發(fā)生甲基化作用，生成毒性更大的三甲基胂。此外，As具有累積性中毒作用，并對(duì)人有致癌作用。 As對(duì)植物有一定毒性。普通以為：As危害作物的緣由是As妨礙了作物中水分的保送，使作物根以上的地上部分N和水分的供應(yīng)遭到限制，呵斥作物枯黃。第二節(jié) 重要的有機(jī)污染物及其生態(tài)效應(yīng)有機(jī)化合物是一類重要的環(huán)境污染物。在20世紀(jì)80年代發(fā)生的三大公害事件有兩起屬于有機(jī)有毒化學(xué)品呵

23、斥的嚴(yán)重污染事件，即 1984年印度博帕爾農(nóng)藥廠甲基異氰酸酯污染事件，泄露的46噸MIC轉(zhuǎn)化為氣體，20萬(wàn)人吸入毒氣，約3000人死亡；1986年瑞士一家化工廠爆炸，大量農(nóng)藥30噸隨滅火用水排入萊茵河，呵斥50萬(wàn)尾魚死亡的艱苦污染事件。 美國(guó)環(huán)保署從7萬(wàn)余種有機(jī)化合物中挑選出65類、129種作為優(yōu)先控制的污染物，包括殺蟲劑、PCBs及有關(guān)化合物、鹵代烴鹵代脂肪烴、單芳烴、PAHs、苯酚類、亞硝胺及其它化合物。一、有機(jī)鹵代物 多數(shù)有機(jī)鹵代物都具有難降解、有毒、有害等特性，常見的有機(jī)鹵代物包括鹵代烴、PCBs、多氯代二惡英、有機(jī)氯農(nóng)藥等。 1. 多氯聯(lián)苯PCBs 1構(gòu)造與性質(zhì) PCBs是一組由多個(gè)

24、氯原子取代聯(lián)苯分子中氫原子而構(gòu)成的氯代芳烴類化合物。按聯(lián)苯分子中的氫原子被氯取代的位置和數(shù)目不同，從實(shí)際上計(jì)算應(yīng)有210個(gè)異構(gòu)體，目前已鑒定出102個(gè)。 PCBs的純化合物為晶體，混合物為油狀液體，普通工業(yè)產(chǎn)品均為混合物。低氯代物呈液態(tài)，流動(dòng)性好。隨著氯原子數(shù)添加，沾稠度也相應(yīng)增大，而成糖漿或樹脂狀。 PCBs的物理化學(xué)性質(zhì)高度穩(wěn)定，耐酸、耐堿、耐腐蝕、抗氧化、難揮發(fā)，對(duì)金屬無(wú)腐蝕、耐熱和絕緣性能好。 209種2來(lái)源與分布 PCBs主要來(lái)源于工業(yè)消費(fèi)，如作為變壓器和電容器內(nèi)的絕緣流體，在熱傳導(dǎo)系統(tǒng)和水力系統(tǒng)中作介質(zhì)，在配制光滑油、切削油、農(nóng)藥、油漆、油墨、復(fù)寫紙等中作添加劑，在塑料中作增塑劑。

25、 由于PCBs揮發(fā)性和水溶性較小，故其在大氣和水中的含量較少。 如美國(guó)大氣中PCBs濃度在110 ng/L，在水中最大殘留量很少超越2 ng/L。此外，由于PCBs已被顆粒物所吸附，故在廢水流入河口附近的堆積物中，PCBs含量可高達(dá)25 mg/kg。3PCBs在環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化 PCBs在運(yùn)用和處置過(guò)程中，經(jīng)過(guò)揮發(fā)進(jìn)入大氣，然后經(jīng)干、濕沉降進(jìn)入湖泊和海洋。轉(zhuǎn)入水體的PCBs極易被顆粒物吸附，沉入堆積物而大量存在于堆積物中。 PCBs由于其化學(xué)惰性而成為環(huán)境中的耐久性污染物。它在環(huán)境中的主要轉(zhuǎn)化途徑是光化學(xué)分解和生物轉(zhuǎn)化。 光化學(xué)分解 Safe等人研討了PCBs在波長(zhǎng)280320 nm的紫外光

26、下的光化學(xué)分解及其機(jī)理，以為由于紫外光的激發(fā)使C-Cl鍵斷裂，而產(chǎn)生芳基自在基和Cl，自在基從介質(zhì)中獲得質(zhì)子，或者發(fā)生二聚反響。 生物轉(zhuǎn)化 PCBs性質(zhì)穩(wěn)定，普通不易被生物降解，尤其是高Cl取代的異構(gòu)體。 PCBs的生物降解過(guò)程最開場(chǎng)也是最重要的一步是厭氧復(fù)原脫氯，這個(gè)反響時(shí)間普通較長(zhǎng)，脫氯速率受PCBs濃度、營(yíng)養(yǎng)物濃度以及外表活性劑的存在的影響。適宜的溫度不但可以縮短復(fù)原時(shí)間，而且對(duì)脫氯方式和脫氯程度也有一定影響。 實(shí)際上PCBs經(jīng)過(guò)無(wú)氧-有氧結(jié)合處置有能夠完全降解成CO2、H2O和氯化物等。 但實(shí)踐環(huán)境是一個(gè)開放體系，PCBs的轉(zhuǎn)化由于受光、溫度、菌種、酸堿度、化學(xué)物質(zhì)及其它物理過(guò)程的影響

27、，速率很緩慢，相對(duì)于其它轉(zhuǎn)化過(guò)程幾乎可以忽略，因此PCBs的污染難以從根本上消除，它將會(huì)長(zhǎng)期存在于環(huán)境之中。4PCBs的毒性和效應(yīng) PCBs主要經(jīng)消化道、呼吸道和皮膚進(jìn)入人體，而職業(yè)接觸途徑主要是經(jīng)皮膚，其次為呼吸道。人體攝入的PCBs從腸道吸收，經(jīng)過(guò)肝臟一部分在這里被代謝，大部分依托血液運(yùn)送到全身各部產(chǎn)生毒害。 PCBs的毒性具有潛在性和不可逆性。潛在性是指PCBs在人體或環(huán)境中累積到一定程度才表現(xiàn)出毒性危害，不可逆性是一旦發(fā)現(xiàn)它的毒性，無(wú)法排除。 PCBs具有致癌和致畸作用，它損傷人的肝脾、免疫、生殖、呼吸和代謝系統(tǒng)。 水中PCBs濃度為1100 g/L時(shí)，便會(huì)抑制水生植物的生長(zhǎng)；濃度為0

28、.11.0 g/L時(shí)，會(huì)引起光協(xié)作用減少。而較低濃度的PCBs就可改動(dòng)物種的群落構(gòu)造和自然海藻的總體組成。 2. 多氯代二苯并二惡英PCDD和多氯代二苯并呋喃PCDF 1構(gòu)造與性質(zhì) PCDD和PCDF是兩個(gè)系列的氯代化合物，是目前知毒性最強(qiáng)的有機(jī)氯化合物，分別由75個(gè)和個(gè)同族體構(gòu)成，它們的化學(xué)構(gòu)造類似，常寫成PCDD/Fs或俗稱二惡英。 二惡英的毒性劇烈依賴于氯原子在苯環(huán)上取代的位置和數(shù)量。不同異構(gòu)體的毒性相差很大，其中2, 3, 7, 8-四氯二苯并二惡英是目前知的有機(jī)物毒性最強(qiáng)的化合物。,a多氯代二苯并二惡英PCDDb.多氯代二苯并呋喃PCDF x+y=18 c多氯聯(lián)苯 x+y=1102來(lái)

29、源與分布 二惡英來(lái)源于工業(yè)消費(fèi)的副產(chǎn)物，隨某些物質(zhì)的消費(fèi)、冶煉、熄滅及運(yùn)用和處置而進(jìn)入環(huán)境。3在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化 主要是光分解，其產(chǎn)物為氯化程度較低的同系物4毒性及生物效應(yīng) 二惡英進(jìn)入人體有兩種途徑：一是經(jīng)過(guò)呼吸系統(tǒng)，二是經(jīng)過(guò)食物鏈富集進(jìn)入人體。它對(duì)哺乳動(dòng)物有慢性和次慢性效應(yīng)。急性發(fā)作期間，肝為主要受害器官，另外還有“三致作用。二、多環(huán)芳烴PAHs PAHs是分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上苯環(huán)的烴類物質(zhì)，按其銜接方式分為非稠環(huán)何稠環(huán)芳烴。非稠環(huán)芳烴：聯(lián)苯、二苯甲烷，稠環(huán)芳烴：奈、蒽、菲等。 1. 構(gòu)造與性質(zhì) PAHs有兩個(gè)或兩個(gè)以上的苯環(huán)以線性陳列、彎接或簇聚的方式構(gòu)成。共有100多種化學(xué)構(gòu)造式 。有機(jī)

30、物在高溫下可隨時(shí)生成PAHs，也可由植物或某些細(xì)菌合成，大多數(shù)PAHs不溶水。 PAHs的脂溶性、在環(huán)境中的存留時(shí)間、遺傳毒性和致癌性均隨苯環(huán)數(shù)量的添加而添加，水溶性減弱。 2. 來(lái)源與分布 天然源：陸地和水生植物、微生物的生物合成，森林、草原的天然火災(zāi)和火山活動(dòng)。 以為源：各種礦物燃料、木材、紙以及其它含碳?xì)浠衔锏牟煌耆缁蛟趶?fù)原氣氛下熱解構(gòu)成PAHs。3. 在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化 釋入大氣中的PAHs，溫度降低后，被迅速冷凝或被具有高度吸附性能的細(xì)小塵埃所吸附。PAHs可隨降落的煙塵污染更大面積的土壤和水體。 PAHs在水中的溶解度較小，在地表水體中濃度通常較低，但易于從水中分配到生物體內(nèi)

31、或堆積物中和溶解于有機(jī)質(zhì)。 PAHs在UV300 nm照射下很易光解和氧化，也可被微生物降解。 4. 毒性和生物效應(yīng) PAHs對(duì)水生植物的毒性有很大差別，主要取決于植物種類、化合物和環(huán)境條件。 PAHs具有致癌性，還具有破壞造血和淋巴系統(tǒng)的作用。PAHs能使脾、胸腺和隔膜淋巴節(jié)退化，以致骨骼構(gòu)成。第三節(jié) 污染物在食物鏈中的轉(zhuǎn)化與濃縮一、食物鏈環(huán)節(jié) 1. 食物鏈和食物網(wǎng) 食物鏈：消費(fèi)者所固定的能量和物質(zhì)，經(jīng)過(guò)一系列取食和被取食的關(guān)系在生態(tài)系統(tǒng)中傳送，各種生物按其食物關(guān)系陳列的鏈狀順序。如水生生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈：浮游植物浮游動(dòng)物食草性魚類食肉性魚類。 食物網(wǎng)：食物鏈彼此交錯(cuò)銜接而構(gòu)成的網(wǎng)狀構(gòu)造。 2. 營(yíng)養(yǎng)級(jí)與生態(tài)金字塔 營(yíng)養(yǎng)級(jí)：處于食物鏈某一環(huán)節(jié)上的一切生物種的總和。如：綠色植物和一切自養(yǎng)生物為第一營(yíng)養(yǎng)劑，食草動(dòng)物為第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)，食肉動(dòng)物為第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)，二級(jí)肉食動(dòng)物為第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)和第五營(yíng)養(yǎng)級(jí)。 生態(tài)系統(tǒng)中的能流是單向的，經(jīng)過(guò)各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量逐漸減少。所以食物鏈不能夠太長(zhǎng)，生態(tài)系統(tǒng)中的營(yíng)養(yǎng)級(jí)普通只需四五級(jí)，很少超越六級(jí)。 能量金字塔：把各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能流量由低到高畫成的圖，外形類似金字塔。二、污染物的生物濃縮