污染物在環(huán)境中遷移和轉(zhuǎn)化

1、關(guān)于污染物在環(huán)境中的遷移和轉(zhuǎn)化第一張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第一章 污染物在環(huán)境中遷移和轉(zhuǎn)化第一節(jié) 環(huán)境污染物的遷移第二節(jié) 環(huán)境污染物的轉(zhuǎn)化第二張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 環(huán)境污染物的遷移污染物在環(huán)境中所發(fā)生的空間位置的移動(dòng)及其所引起的富集、分散和消失的過(guò)程。遷移伴隨著轉(zhuǎn)化污染物在環(huán)境中遷移常伴隨著形態(tài)的轉(zhuǎn)化。第三張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月汞的遷移和循環(huán)如通過(guò)廢氣、廢渣、廢液的排放，農(nóng)藥的施用以及汞礦床的擴(kuò)散等各種途徑進(jìn)入水環(huán)境的汞(Hg)，會(huì)富集于沉積物中。元素汞由于比重大,不易溶于水,在靠近排放處便沉淀下來(lái)。二價(jià)汞離子在遷移過(guò)程中能被底

2、泥和懸浮物中的粘粒所吸附，隨同它們逐漸沉淀下來(lái)。富集于沉積物中的各種形態(tài)的汞又可能轉(zhuǎn)化為二價(jià)汞。二價(jià)汞離子在微生物的作用下,被甲基化，生成甲基汞(CH3Hg+)和二甲基汞【(CH3)2Hg】。甲基汞溶于水中，可富集在藻類(lèi)、魚(yú)類(lèi)和其他水生生物中。二甲基汞則通過(guò)揮發(fā)作用擴(kuò)散到大氣中去。二甲基汞在大氣中并不是穩(wěn)定的，在酸性條件下和在紫外線作用下將被分解。如果被轉(zhuǎn)化為元素汞，又可能隨降雨一起降落到水體中或陸地上，元素汞可以進(jìn)行全球性的遷移和循環(huán)第四張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月汞循環(huán)(mercury cycle)火山活動(dòng)化石燃燒 降水揮發(fā)揮發(fā)沉積物農(nóng)田風(fēng)化和淋溶作用農(nóng)藥噴灑徑流(CH3)2

3、HgHg2CH3Hg魚(yú)水生植物水鳥(niǎo)工廠汞的廢物捕魚(yú)由河水帶走(中性pH)(酸性pH)第五張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、污染物遷移的方式1. 機(jī)械遷移2. 物理化學(xué)遷移3. 生物遷移第六張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1. 機(jī)械遷移1. 機(jī)械遷移：根據(jù)污染物在環(huán)境中發(fā)生機(jī)械遷移的作用力不同可以分為：（1）氣的機(jī)械遷移作用：污染物在大氣中的擴(kuò)散作用和被氣流搬運(yùn)。影響因素：氣象條件、地形地貌特征、排放濃度和排放高度等因素。第七張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1. 機(jī)械遷移（2）水的機(jī)械遷移作用：污染物在水體中的擴(kuò)散作用和被水流搬運(yùn)。影響因素：水文條件、排放濃度和距

4、離排放口距離的遠(yuǎn)近等因素。（3）重力的機(jī)械遷移作用：污染物和它的搬運(yùn)載體在重力作用下的遷移運(yùn)動(dòng)。粒徑比較大的顆粒狀污染物經(jīng)常發(fā)生重力的機(jī)械遷移作用。第八張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2. 物理化學(xué)遷移對(duì)無(wú)機(jī)污染物而言，是以簡(jiǎn)單的離子、絡(luò)離子或可溶性分子的形式在環(huán)境中通過(guò)一系列物理化學(xué)作用，如溶解沉淀作用、氧化還原作用、水解作用、絡(luò)合和螯合作用、吸附解吸作用等所實(shí)現(xiàn)的遷移。對(duì)有機(jī)污染物而言，除上述作用外，還有通過(guò)化學(xué)分解、光化學(xué)分解和生物化學(xué)分解等作用所實(shí)現(xiàn)的遷移。 第九張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3. 生物遷移生物遷移是污染物通過(guò)生物體的吸收、代謝、生長(zhǎng)、死亡等過(guò)程所

5、實(shí)現(xiàn)的遷移，是一種非常復(fù)雜的遷移形式，與各生物種屬的生理、生化和遺傳、變異等作用有關(guān)。某些生物體對(duì)環(huán)境污染物有選擇吸取和積累作用，某些生物體對(duì)環(huán)境污染物有降解能力。生物通過(guò)食物鏈對(duì)某些污染物（如重金屬和穩(wěn)定的有毒有機(jī)物）的放大積累作用是生物遷移的一種重要表現(xiàn)形式。 第十張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月生物累積、生物濃縮和生物放大生物累積、生物濃縮和生物放大三個(gè)概念，既有聯(lián)系，又有區(qū)別。生物累積指同一生物個(gè)體在其整個(gè)代謝活躍期中的不同階段，機(jī)體內(nèi)來(lái)自環(huán)境的元素或難分解化合物的濃縮系數(shù)不斷增加的現(xiàn)象；生物濃縮指生物機(jī)體通過(guò)對(duì)環(huán)境中元素或難分解化合物的濃縮，使這種物質(zhì)在生物體內(nèi)的濃度超過(guò)環(huán)

6、境中濃度的現(xiàn)象；生物放大指在同一食物鏈上，高位營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物機(jī)體內(nèi)來(lái)自環(huán)境的元素或難分解化合物的濃縮系數(shù)比低位營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物增加的現(xiàn)象。 第十一張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月生物累積、生物濃縮和生物放大中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所的研究人員還發(fā)現(xiàn)，我國(guó)典型湖泊底泥中19世紀(jì)早期已存在微量二惡英，主要存在土壤的表層，一旦沉積很難通過(guò)環(huán)境物理因素再轉(zhuǎn)移，但卻可通過(guò)食物鏈再傳給其它生物，轉(zhuǎn)移到環(huán)境中。因此，湖泊底泥中高濃度的二惡英可通過(guò)生物富集或生物放大對(duì)水生物和人類(lèi)的健康產(chǎn)生極大威脅。通過(guò)實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)了二惡英在食物鏈中生物放大的直接證據(jù)，并提出了生物放大模型，從而否定了國(guó)際學(xué)術(shù)界過(guò)去一直認(rèn)為二惡英在

7、食物鏈中只存在生物積累而不存在生物放大的觀點(diǎn)。 第十二張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、污染物遷移的制約因素污染物在環(huán)境中的遷移受到兩方面因素的制約:污染物自身的物理化學(xué)性質(zhì)（內(nèi)因）外界環(huán)境的物理化學(xué)條件和區(qū)域自然地理?xiàng)l件（外因）第十三張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、污染物遷移的制約因素內(nèi)因（主要影響因素）：由于物理化學(xué)性質(zhì)的差異決定了物質(zhì)的電離能力、水解能力、形成絡(luò)合物能力等的不同。原子的電負(fù)性、離子半徑、電價(jià)、離子電位（電價(jià)與離子半徑的比值）以及化合物的鍵性和溶解度是影響污染物遷移的重要化學(xué)參數(shù)。共價(jià)鍵組成的污染物易進(jìn)行氣遷移（如H2S、CH4等 ）離子鍵化合的污

8、染物易進(jìn)行水遷移（如NaCl、Na2SO4等） 低價(jià)離子的水遷移能力大于高價(jià)離子的遷移能力（如Na+Ca2+Al3+ ）離子半徑差別大的離子構(gòu)成的化合物遷移能力較大（如Ba2+、Pb2+、Sr2+與SO42-構(gòu)成的化合物較難遷移，而Mg 2+與SO42-組成的化合物易于遷移。 ）重金屬離子由于有較高的離子電位，因而具有較強(qiáng)的水解能力。第十四張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、污染物遷移的制約因素2. 外因（環(huán)境條件）：酸堿條件（pH）大多數(shù)重金屬在強(qiáng)酸性環(huán)境中形成易溶性化合物，有較高的遷移能力,而在堿性環(huán)境中則形成難溶化合物,難以遷移。所以酸性環(huán)境有利于鈣、鍶、鋇、鐳、銅、鋅、鎘、二

9、價(jià)鐵、二價(jià)錳和二價(jià)鎳的遷移。堿性環(huán)境有利于硒、鉬和五價(jià)釩的遷移。 第十五張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、污染物遷移的制約因素氧化還原條件(Eh)有些污染物在氧化環(huán)境中有較高的遷移能力，而有些污染物在還原環(huán)境中有較高的遷移能力。 氧化環(huán)境有利于鉻、釩、硫的遷移； 還原環(huán)境有利于鐵、錳等的遷移。 第十六張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月pH和Eh的影響土壤和水溶液中硒的濃度和形態(tài)在很大程度上決定于環(huán)境介質(zhì)中的pH 和Eh 。一般來(lái)說(shuō),通氣良好的堿性介質(zhì)中, 元素硒或硒化物可被氧化為SeO32- 或SeO42- ,有機(jī)態(tài)硒分解后產(chǎn)生的H2Se ,也可經(jīng)氧化而成SeO32- 或S

10、eO42- ,從而提高介質(zhì)中硒的有效性。在強(qiáng)還原或酸性介質(zhì)中,嫌氣微生物可使氧化態(tài)硒還原為Se0 和Se2- , 使硒的有效性降低。pH 和Eh 是作為一個(gè)整體來(lái)影響硒的形態(tài)和含量。第十七張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、污染物遷移的制約因素配位體的種類(lèi)及數(shù)量無(wú)機(jī)配位體：Cl-、I-、F-、SO42-、S2-、PO43-等。 當(dāng)環(huán)境中存在大量無(wú)機(jī)，特別是有大量Cl-、 SO42-時(shí)可大大促進(jìn)汞、鋅、鎘、鉛的遷移。環(huán)境中的無(wú)機(jī)配位體有蒙脫石、高嶺石、伊利石等粘土礦物和硅、鋁、鐵的水合氧化物。有機(jī)配位體：腐殖質(zhì)、氨基酸等化合物。環(huán)境中的有機(jī)配位體主要是腐殖質(zhì)物質(zhì)。當(dāng)環(huán)境中有大量難溶性胡

11、敏酸時(shí)可大大阻止上述金屬的遷移。 第十八張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、污染物遷移的制約因素區(qū)域自然地理?xiàng)l件（氣候、地形、水文、土壤等）的制約；氣候條件對(duì)污染物遷移的影響最為明顯，主要表現(xiàn)為兩個(gè)最重要的因子熱量和水分之間的配合狀況，直接影響污染物在環(huán)境中化學(xué)變化的強(qiáng)度和速度。另外，不同區(qū)域的土壤和水體具有不同的酸堿條件和氧化還原條件，具有不同種類(lèi)和數(shù)量的膠體和絡(luò)合配位體。 第十九張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月四、污染物遷移的環(huán)境影響污染物在環(huán)境中的遷移直接影響環(huán)境質(zhì)量，在有些情況下起好作用，在有些情況下起壞作用。簡(jiǎn)單的需氧有機(jī)污染物和酚、氰等毒物在遷移過(guò)程中被水流稀釋

12、擴(kuò)散和被微生物分解、轉(zhuǎn)化,終至消失,就是起好作用；重金屬（汞、鎘等）和穩(wěn)定的有機(jī)有毒物質(zhì)（DDT、六六六等）在遷移過(guò)程中，或富集于底泥，成為具有長(zhǎng)期潛在危害的污染源,或通過(guò)食物鏈富集于動(dòng)、植物體內(nèi),對(duì)人體產(chǎn)生慢性積累性危害，就是起壞作用。 第二十張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月五、污染物遷移的研究方法 物質(zhì)追蹤法共軛對(duì)比研究法現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究法模擬試驗(yàn)研究法第二十一張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月物質(zhì)追蹤法物質(zhì)追蹤研究法是在特定環(huán)境下，為達(dá)到某一特定目標(biāo)所進(jìn)行的對(duì)污染物的追蹤采樣法。如研究污染物在河流中的稀釋擴(kuò)散和降解作用時(shí)，可進(jìn)行水團(tuán)追蹤取樣分析。這種研究可以查明污染物在環(huán)境

13、中的遷移速度、擴(kuò)散范圍和自然凈化能力。 第二十二張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月共軛對(duì)比研究法 共軛對(duì)比研究法指在環(huán)境調(diào)查中對(duì)各種相關(guān)聯(lián)的環(huán)境要素同時(shí)取樣分析。如在對(duì)土壤作物系統(tǒng)進(jìn)行研究時(shí)，可同時(shí)采集不同層次的土樣和生長(zhǎng)在這種土壤上的作物的各個(gè)部位（根、莖、葉、果實(shí)等）的樣品，進(jìn)行對(duì)比分析研究。 第二十三張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究法現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究是在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中對(duì)污染物的遷移轉(zhuǎn)化進(jìn)行研究。如研究地表中的某種污染物通過(guò)土壤滲漏向地下水中轉(zhuǎn)移的情況和速度，也可選擇典型地段進(jìn)行滲漏試驗(yàn)，追蹤研究不同深度的土壤和滲漏水中污染物的濃度，從而了解這種污染物由地表水中向地下

14、水中轉(zhuǎn)移的可能性和速度。 第二十四張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月模擬試驗(yàn)研究法 模擬試驗(yàn)研究法是在實(shí)驗(yàn)室中設(shè)計(jì)某種環(huán)境條件所進(jìn)行的試驗(yàn)研究。如在風(fēng)洞中進(jìn)行的煙氣擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)，在光化學(xué)煙霧箱中進(jìn)行的光化學(xué)煙霧生成機(jī)理的研究等。這種盡可能接近實(shí)際環(huán)境條件而各種參數(shù)又受人工嚴(yán)格控制的試驗(yàn)研究可以有效地探討污染物在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化狀況。 現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)的發(fā)展為研究污染物在環(huán)境中的遷移提供了基本手段。第二十五張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 環(huán)境污染物的轉(zhuǎn)化污染物在環(huán)境中通過(guò)物理的、化學(xué)的或生物的作用改變形態(tài)或轉(zhuǎn)變成另一種物質(zhì)的過(guò)程。污染物的轉(zhuǎn)化與遷移不同，遷移只是空間位置的相

15、對(duì)移動(dòng)。不過(guò)環(huán)境污染物的遷移和轉(zhuǎn)化往往是伴隨進(jìn)行的。各種污染物轉(zhuǎn)化的過(guò)程取決于它們的物理化學(xué)性質(zhì)和所處的環(huán)境條件。大多數(shù)情況下，污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化是主要的、大量的。 第二十六張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月環(huán)境污染物轉(zhuǎn)化的形式 污染物的物理轉(zhuǎn)化可通過(guò)蒸發(fā)、滲透、凝聚、吸附以及放射性元素的蛻變等一種或幾種過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化在環(huán)境中比物理轉(zhuǎn)化更為普遍。污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化以光化學(xué)氧化、氧化還原和絡(luò)合水解等作用最為常見(jiàn)。生物轉(zhuǎn)化是污染物通過(guò)生物的吸收和代謝作用而發(fā)生的變化。污染物在有關(guān)酶系統(tǒng)的催化作用下，可以通過(guò)各種生物化學(xué)反應(yīng)過(guò)程改變它的化學(xué)結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)。 第二十七張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)

16、作于2022年6月環(huán)境污染物轉(zhuǎn)化的結(jié)果污染物的毒性降低，或者形成更容易降解的分子結(jié)構(gòu)；污染物的毒性增強(qiáng)，或者形成更難降解的分子結(jié)構(gòu)。第二十八張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月環(huán)境污染物轉(zhuǎn)化的分類(lèi)大氣中的轉(zhuǎn)化 水體中的轉(zhuǎn)化 土壤中的轉(zhuǎn)化 第二十九張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月大氣中的轉(zhuǎn)化在大氣中，污染物轉(zhuǎn)化以光化學(xué)氧化、催化氧化反應(yīng)為主。大氣中氮氧化物、碳?xì)浠衔锏葰怏w污染物（一次污染物）通過(guò)光化學(xué)氧化作用生成臭氧、過(guò)氧乙酰硝酸酯(PAN)及其他類(lèi)似的氧化性物質(zhì)（統(tǒng)稱(chēng)為光化學(xué)氧化劑）。氣體污染物二氧化硫經(jīng)光化學(xué)氧化作用或在催化氧化作用后轉(zhuǎn)化為硫酸或硫酸鹽。DDT在大氣中受日光

17、輻射很易光解為DDE和DDD。 第三十張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月水體中的轉(zhuǎn)化 在水體中，污染物轉(zhuǎn)化主要通過(guò)氧化還原、絡(luò)合水解和生物降解等作用。環(huán)境中的重金屬在一定的氧化還原條件下，很容易發(fā)生接受電子或失去電子的過(guò)程，而出現(xiàn)價(jià)態(tài)的變化。其結(jié)果不僅是化學(xué)性質(zhì)（如毒性）發(fā)生變化，而且遷移能力也會(huì)發(fā)生變化。環(huán)境中的三價(jià)鉻和六價(jià)鉻，三價(jià)砷和五價(jià)砷就是比較突出的例子。水解是有害物質(zhì)（鹽類(lèi)）同水發(fā)生反應(yīng)，不僅使有害物的性質(zhì)發(fā)生變化，而且也促使這些物質(zhì)進(jìn)一步分解和轉(zhuǎn)化。水中含有各種無(wú)機(jī)和有機(jī)配位體或螯合劑，都可以與水中的有害物質(zhì)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而改變它們的存在狀態(tài)。在水體底泥中的厭氧性細(xì)菌作用下，

18、無(wú)機(jī)汞會(huì)轉(zhuǎn)化為一甲基汞或二甲基汞。 第三十一張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月土壤中的轉(zhuǎn)化 污染物在土壤中的轉(zhuǎn)化及其行為，取決于污染物和土壤的物理化學(xué)性質(zhì)。土壤是自然環(huán)境中微生物最活躍的場(chǎng)所，所以生物降解在這里起重要的作用。土壤中的固、液、氣三相的分布是控制污染物運(yùn)動(dòng)和微生物活動(dòng)的重要因素。第三十二張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月土壤中的轉(zhuǎn)化 土壤的pH值、濕度、溫度、通氣、離子交換的能力和微生物的種類(lèi)等，是污染物轉(zhuǎn)化的依存條件。如水田土壤中缺乏空氣，故大都處于還原狀態(tài)；旱地土壤因通氣性能較好，一般都處于氧化狀態(tài)。土壤的這種氧化或還原條件控制著土壤中污染物的轉(zhuǎn)化狀況和存在狀態(tài)。例如砷在旱地氧化條件下為五價(jià)(As5+ )，在水田還原條件下則為三價(jià)(As3+，毒性大)。金屬離子的轉(zhuǎn)化受土壤pH值的影響或控制：pH值小于 7時(shí)，金屬溶于水而呈離子狀態(tài)；pH值大于7時(shí),金屬易與堿性物質(zhì)化合呈不溶態(tài)的鹽類(lèi)。有機(jī)氯農(nóng)藥如DDT的轉(zhuǎn)化受微生物的代謝作用和降解作用的影響較大。許多有機(jī)物通過(guò)微生物作用分解轉(zhuǎn)化為其他衍生物或二氧化碳和水等無(wú)害物。第三十三張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月土壤中的轉(zhuǎn)化 微生物在合適的環(huán)境條件下能使含氮、硫、磷的污染物轉(zhuǎn)化為其他無(wú)毒或毒性不大的化合物。如有機(jī)氮可被微生物轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮或硝態(tài)氮。磷酸(H3PO4)在強(qiáng)還原條件下通過(guò)厭氧性細(xì)