環(huán)境生物學(xué)污染物的遷移轉(zhuǎn)化

環(huán)境生物學(xué)污染物的遷移轉(zhuǎn)化1第1頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月介紹環(huán)境污染、污染源、污染物等基本概念闡述污染物在環(huán)境中分布、遷移、擴(kuò)散、轉(zhuǎn)化等行為2第2頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)

環(huán)境污染概述3第3頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)境污染（Environmtalpollution）——指有害物質(zhì)或因子進(jìn)入環(huán)境，并在環(huán)境中擴(kuò)散、遷移、轉(zhuǎn)化，使環(huán)境系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生變化，對人類以及其他生物的生存和發(fā)展產(chǎn)生不利影響的現(xiàn)象。

環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)——評定環(huán)境污染的程度的尺度。4第4頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)境污染的分類按環(huán)境要素：大氣…、水體…、土壤…按污染物的性質(zhì)：生物…、化學(xué)…、物理…按污染物的形態(tài)：廢氣…、廢水…、固體廢棄物、噪聲…、輻射…按污染產(chǎn)生的原因：生產(chǎn)…（工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等）、生活…按污染涉及范圍：全球性…、區(qū)域性…、局部…5第5頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)境效應(yīng)：環(huán)境生物效應(yīng)：生態(tài)系統(tǒng)變異的效果，如水生生物繁殖受影響；畸形生物…

——分為急性和慢性環(huán)境化學(xué)效應(yīng)：物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)所引起的環(huán)境效果，如環(huán)境酸化、土壤的鹽堿化、光化學(xué)煙霧…環(huán)境物理效應(yīng)：物理作用引起的環(huán)境效果，如熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、噪聲、地面沉降…6第6頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月污染源（PollutionSource）

——通常指向環(huán)境排放有害物質(zhì)或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生有害物質(zhì)的場所、設(shè)備和裝置。分類天然污染源：如正在活動的火山…人為污染源：如排污口、煙囪…7第7頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月人為污染源分類按排放污染物的種類：有機(jī)污染源、無機(jī)污染源、熱污染源、噪聲污染源、放射性污染源、病原體污染源以及混合污染源按污染的主要對象：大氣…、水體…、土壤…按排放污染物的空間分布方式：點污染源、面污染源、線污染源8第8頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月人為污染源分類按人類社會活動功能：工業(yè)污染源：點源污染為主，排出的污染物種類多、數(shù)量大，對環(huán)境危害大…農(nóng)業(yè)污染源：面源污染為主…交通運輸污染源：線源、流動源…生活污染源：人類消費活動產(chǎn)生的三廢…9第9頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月污染物（Pollutant）——主要指人類生產(chǎn)和生活排放的；產(chǎn)生的根本原因是人類的社會經(jīng)濟(jì)活動。[引自關(guān)伯仁等，環(huán)境科學(xué)基礎(chǔ)教程。北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1995]自然界科技勞動生產(chǎn)資料生活資料科技勞動新陳代謝人的消費產(chǎn)品廢物消費廢物廢物自然界圖1-1人類活動中廢物產(chǎn)生過程示意圖10第10頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月生產(chǎn)性污染物

——是通過人類的生產(chǎn)活動造成的。如：工業(yè)生產(chǎn)過程中的廢水、廢氣、廢渣及噪聲等，與生產(chǎn)技術(shù)水平、工藝、防治措施有關(guān)。生活性污染物

——日常生活過程中產(chǎn)生的，如糞便、垃圾、臟水等，與消費模式、水平有關(guān)。11第11頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月污染物≠沒用的物質(zhì)污染物——在特定的環(huán)境中達(dá)到一定數(shù)量或濃度，并且持續(xù)一定的時間。環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)容許值或環(huán)境自凈能力例如：重金屬鋅（Zn）——人體必需的微量元素；中毒氮（N）、磷（P）——植物的營養(yǎng)元素；富營養(yǎng)化

有機(jī)污染物多環(huán)芳烴（PAH）——自然來源（如石油、森林火災(zāi)）進(jìn)入環(huán)境中的污染物——遷移、轉(zhuǎn)化，與其他污染物的相互作用（拮抗/協(xié)同）例如：重金屬汞（Hg）微生物甲基汞脫甲基——降解12第12頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月污染物的其他分類方法：

1.按來源分：自然來源，人類來源

2.按影響的環(huán)境要素分：大氣污染物、水體…、土壤…、生物…3.按形態(tài)分：氣體污染物、液體污染物、固體廢物

4.按性質(zhì)分：化學(xué)污染物、物理污染物、生物污染物

5.按在環(huán)境中性狀的變化分：一次污染物、二次污染物

6.其他分類：如致畸物、致突變物、致癌物、可吸入顆粒物、惡臭物等13第13頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)先污染物（PriorityPollutant）人為排放的有毒化學(xué)品的特點：難降解、生物累積性（濃度水平可提高數(shù)倍甚至上百倍）、三致作用或慢性毒性；種類繁多——篩選出潛在危險大的作為優(yōu)先研究和控制對象（優(yōu)先控制污染物）。主要針對下列污染物：有毒有機(jī)化學(xué)污染物、生物難降解性物質(zhì)、具有生物積累性、三致性的污染物。

14第14頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)先污染物（PriorityPollutant）美國：最早開展優(yōu)先檢測日本前蘇聯(lián)聯(lián)邦德國歐洲經(jīng)濟(jì)共同體（黑名單和灰名單）表1-1：部分工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的有害廢物表1-2：我國水中優(yōu)先控制污染物黑名單（14類68種——有機(jī)毒物58種，無機(jī)污染物10種）15第15頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)先污染物（PriorityPollutant）表1-2：我國水中優(yōu)先控制污染物黑名單14類68種，包括有機(jī)毒物58種，無機(jī)污染物（重金屬9種，氰化物1個）10種（20世紀(jì)80年代末開展的國家環(huán)保局“七·五”科研項目的研究成果）——幫助確定環(huán)境監(jiān)測項目16第16頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)先污染物（PriorityPollutant）我國水中優(yōu)先控制污染物黑名單的特點：

1.都具有毒性（突出了三致毒性、強調(diào)長效性和不可逆性）；

2.以有毒有機(jī)污染物為主（我國水污染是有機(jī)污染；工業(yè)污染源多數(shù)排放有機(jī)廢物）

3.以有機(jī)氯為主（有機(jī)氯化合物占25個，具有三致作用和難降解性，如PCBs半衰期約40年）我國自2001年1月1日起開始執(zhí)行新的地面水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，其中對一、二、三類水體新增特定有毒有機(jī)污染物40種的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)。17第17頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)先污染物（PriorityPollutant）表1-2：我國水中優(yōu)先控制污染物黑名單篩選原則：應(yīng)具有較大的生產(chǎn)量或排放量，并較為廣泛存在于環(huán)境中（篩選指標(biāo)：年產(chǎn)量、檢出頻率）；應(yīng)是毒性相應(yīng)大的化學(xué)物質(zhì)，包括急性毒性、慢性毒性、特殊毒性等（致死劑量水平、半致死劑量LD50、最低中毒劑量TDL0）；在水中難于降解、在生物體中有積累性，具有水生生物毒性（生物降解性、積累性、水生生物毒性）；優(yōu)先選擇國內(nèi)已經(jīng)具備一定基礎(chǔ)條件、且可以監(jiān)測的污染物（采樣、分析方法、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、分析儀器等）；采取分期分批建立優(yōu)先控制污染物名單的原則。18第18頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)先污染物（PriorityPollutant）補充：主要工業(yè)點源排放的優(yōu)先污染物——幫助確定污染源監(jiān)測項目

1。石油加工行業(yè)

2。焦化廠

3?；瘜W(xué)合成纖維制造行業(yè)

4。農(nóng)藥廠

5。醫(yī)藥制造行業(yè)

6。化學(xué)試劑制造行業(yè)

7。有機(jī)化工原料制造行業(yè)

8。其它基本化學(xué)原料制造行業(yè)

9?；瘜W(xué)行業(yè)

10。造紙行業(yè)

11。皮革行業(yè)

12。有色金屬冶煉及加工行業(yè)19第19頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)

污染物在環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化20第20頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月污染物在環(huán)境中的遷移污染物進(jìn)入環(huán)境的途徑：人類活動中的無意釋放；廢物排放（如三廢）；故意應(yīng)用（如殺蟲劑）污染物的形式：溶解、懸浮……

在各種環(huán)境要素間發(fā)生遷移：水氣土污染物的遷移——指污染物在環(huán)境中發(fā)生的空間位置的移動及其引起的富集、分散和消失過程。21第21頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月污染物在環(huán)境中的遷移遷移方式機(jī)械遷移：分為水、氣以及重力的機(jī)械遷移（擴(kuò)散、搬運）物理-化學(xué)遷移（最重要的遷移形式）：溶解-沉淀、氧化-還原、吸附-解吸、分解（光化學(xué)、化學(xué)、生物化學(xué)）……生物遷移：生物的吸收、代謝、生長、死亡等過程，如通過食物鏈的放大累積作用22第22頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月污染物在環(huán)境中的遷移影響遷移的因素內(nèi)部因素：污染物本身的性質(zhì)，如組成該物質(zhì)的元素所具有的組成化和物的能力、形成不同的電價離子能力、水解能力、形成絡(luò)合物的能力和被膠體吸附的能力；主要的理化參數(shù)——原子的電負(fù)性、離子半徑、電價、離子電位和化合物的鍵性、溶解度等

23第23頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月污染物在環(huán)境中的遷移影響遷移的因素內(nèi)部因素一般規(guī)律：

1）共價鍵結(jié)合的污染物——易氣遷移

2）離子鍵結(jié)合的污染物——易水遷移

3）低價離子的水遷移能力〉高價離子的遷移能力

4）由離子半徑差別較大的離子構(gòu)成的化合物遷移能力較強

5）重金屬離子易以絡(luò)離子的形式遷移24第24頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月污染物在環(huán)境中的遷移影響遷移的因素外部因素：主要是環(huán)境的酸堿條件、氧化-還原條件、膠體的種類和數(shù)量、絡(luò)合配位體的數(shù)量和性質(zhì)等。另外，污染物的遷移的理化條件均受區(qū)域自然地理條件（氣候、地形、水文、土壤等）的制約，其中氣候條件（水熱狀況）的影響最為明顯。

25第25頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月污染物在環(huán)境中的遷移

影響遷移的因素外部因素一般規(guī)律：

1）大多數(shù)重金屬在強酸性環(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)境中則形成難溶性化合物，難以遷移——例子：酸性礦山廢水的環(huán)境污染問題。

2）有些污染物（如鉻、釩、硫）在氧化環(huán)境中有較強的遷移能力，有些污染物（如鐵、銨）在還原環(huán)境中有較強的遷移能力。

3）當(dāng)環(huán)境中存在大量的無機(jī)（如Cl-、F-、SO42-、S2-、PO42-）或有機(jī)（如氨基酸等）配位體時，可大大促進(jìn)汞、鋅、鎘、鉛的遷移。

4）無機(jī)膠體如蒙脫石、高嶺石等粘土礦物，有機(jī)膠體主要是腐殖質(zhì)物質(zhì)。當(dāng)環(huán)境中有大量膠體（特別是蒙脫石、胡敏酸）時，可大大阻止汞、鎘、鉛的遷移。

5）重金屬離子易以絡(luò)離子的形式遷移。26第26頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月污染物的形態(tài)和分布污染物的形態(tài)——是環(huán)境中污染物的外部形狀、化學(xué)組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)形式。不同形態(tài)的污染物其化學(xué)行為不同，并表現(xiàn)出不同的污染效應(yīng)。例如：六價鉻有強烈的毒性，而三價鉻毒性較弱；有機(jī)汞如甲基汞的毒性遠(yuǎn)超過無機(jī)汞；六六六有七種異構(gòu)體，其中r型有最強殺蟲力；多環(huán)芳烴的致癌活性與其化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)……27第27頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月污染物的形態(tài)和分布污染物的形態(tài)分類按化學(xué)組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)分：單質(zhì)和化合物；按物理形狀和結(jié)構(gòu)分：射線——特殊的物質(zhì)和能量的存在形態(tài)，如放射性物質(zhì)衰變過程中產(chǎn)生的α,β,γ射線，x射線、紫外線、熱輻射、電磁輻射、微波輻射等固體晶體——具有一定外形和體積的固體物質(zhì)，如鉻酸鹽無定形——沒有一定的外形，實際上是無數(shù)微小晶體聚集而成，如硫、五氧化二釩流體氣體——氣態(tài)污染物、蒸汽液體28第28頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月污染物的形態(tài)分類按形態(tài)和功能特點分：代換態(tài)——是水體或土壤溶液中存在的離子或分子態(tài)的物質(zhì)，在物理化學(xué)的作用下產(chǎn)生各種同離子代換的表現(xiàn)形式。離子態(tài)(活性大、毒性強、易遷移)陽離子陰離子絡(luò)合陰離子——如CdCl3-膠體(復(fù)雜分散體系)氣溶膠——以氣體為分散介質(zhì)，如飄塵、煙氣、霧等固溶膠——是以固體為分散介質(zhì)，如汞齊、各種合金水溶膠(水為分散介質(zhì))泡沫——氣液混合態(tài)乳狀液——兩種互不相溶的液體構(gòu)成液相分散相懸浮體——較粗的固體污染物分散相膠體溶液——固體污染物呈高度分散狀態(tài)，以致呈分子分散狀態(tài)有機(jī)結(jié)合態(tài)——由生物吸收積累起來的污染物；或重金屬元素與有機(jī)質(zhì)結(jié)合而成。難溶態(tài)——如硅酸鹽、碳酸鹽、硫化物、氧化物等難溶物質(zhì)29第29頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月污染物的形態(tài)和分布污染物的分布（DistributionofPollutant)——指污染物在環(huán)境多組分間分布。包括：在環(huán)境空間的濃度分布、污染物不同形態(tài)或不同相態(tài)之間的分配。例子1：圖1-2污染物在水生生態(tài)系統(tǒng)中的分布例子2：圖1-3污染物在陸生生態(tài)系統(tǒng)中的分布例子3：圖1-4汞形態(tài)的分布————污染物通過各類途徑最終進(jìn)入人體，對人體健康產(chǎn)生有害影響，進(jìn)行健康風(fēng)險評價時需要考慮污染物進(jìn)入人體的途徑以及形態(tài)等。通過遷移在不同環(huán)境介質(zhì)中分布、沿食物鏈在不同生物中富集累積金屬汞、汞蒸汽、二甲基汞、顆粒態(tài)汞、水溶性汞、絡(luò)合態(tài)汞、難溶態(tài)汞（如硫化汞）30第30頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月污染物在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化污染物的轉(zhuǎn)化（TransformationofPollutant）——污染物在環(huán)境中通過物理、化學(xué)或生物的作用改變形態(tài)或轉(zhuǎn)變成另一種物質(zhì)的過程。轉(zhuǎn)化形式

1）物理轉(zhuǎn)化——通過蒸發(fā)、滲透、凝聚、吸附以及放射性元素的蛻變等一種或幾種過程來實現(xiàn)的轉(zhuǎn)化。

2）化學(xué)轉(zhuǎn)化——通過各種化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的轉(zhuǎn)化，如氧化-還原反應(yīng)、光化學(xué)反應(yīng)等。（最普遍的轉(zhuǎn)化形式）

3）生物轉(zhuǎn)化——通過生物的吸收和代謝作用而發(fā)生的變化。

轉(zhuǎn)化的結(jié)果：毒性降低或毒性增強；更易降解或更難降解。31第31頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月污染物在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化大氣中的轉(zhuǎn)化

1）光化學(xué)氧化反應(yīng)

2）催化氧化反應(yīng)例子：

1）光化學(xué)煙霧：大氣的碳?xì)浠衔铮℉C）和氮氧化物（NOx）等一次污染物在陽光（紫外光）作用下發(fā)生光化學(xué)氧化反應(yīng)產(chǎn)生臭氧（O3）、過氧乙酰硝酸酯（PAN）及其他類似的氧化性物質(zhì)（二次污染物）。參與光化學(xué)氧化過程的一次污染物和二次污染物的混合物（氣體污染物、氣溶膠）所形成的煙霧現(xiàn)象，稱為光化學(xué)煙霧。

2）形成酸雨的重要物質(zhì)之一——硫酸霧：氣體二氧化硫經(jīng)光化學(xué)氧化作用和金屬氧化物催化氧化后轉(zhuǎn)化為三氧化硫，再溶于大氣中的水形成硫酸或硫酸鹽，在空氣中形成硫酸霧。32第32頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月污染物在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化水體中的轉(zhuǎn)化

1.氧化-還原作用例子：1）一個厭氧性湖泊：下層——厭氧環(huán)境，CCH4,NNH4+,SH2S

上層——氧化性介質(zhì)，CCO2,NNO3-,SSO42-

2）有機(jī)污染物的氧化作用（微生物催化反應(yīng)）有氧分解——產(chǎn)物為：H2O,CO2,NO3-,SO42-

缺氧分解——產(chǎn)物為：NH3,H2S,CH4等，使水質(zhì)惡化33第33頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月水體中的轉(zhuǎn)化

1.氧化-還原作用例子：2）有機(jī)污染物的氧化作用（微生物催化反應(yīng)）

實際受有機(jī)污染的河流中：有機(jī)污染物可能經(jīng)歷有氧分解和缺氧分解；河流溶解氧的沿程變化曲線——氧垂曲線（OxygenSagCurve

）；河流可分成相應(yīng)的區(qū)段：清潔區(qū)、分解區(qū)、腐敗區(qū)、恢復(fù)區(qū)、清潔區(qū)34第34頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月污染物在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化水體中的轉(zhuǎn)化

2.配合作用——天然水體中存在許多無機(jī)（如OH-,Cl-,CO32-）和有機(jī)（如腐殖酸、氨基酸等）配位體，可與水中各種污染物特別是重金屬進(jìn)行配合反應(yīng)，改變其性質(zhì)和存在狀態(tài)，影響污染物在水體中的發(fā)生、遷移、反應(yīng)和生物效應(yīng)等。

例子：氫氧化鋅按濃度積計算——Zn2+應(yīng)為0.861mg/L;

由于水解配合生成Zn(OH)