第六章-污染物转归课件.ppt
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- 第六 污染物 课件
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1、第六章第六章典型污染物在环境各圈层典型污染物在环境各圈层中的转归与效应中的转归与效应本章内容及学习要求n本章介绍了汞、砷、有机卤代物、多环芳烃、表面活性剂等有机污染物在各圈层中的转化归趋与效应;n要求了解这些典型污染物的来源、用途和基本性质;n要求掌握其在环境中的基本转化、归趋规律与效应。一、汞一、汞1.汞的来源、分布与迁移汞的来源、分布与迁移汞在自然界的浓度不大,本底值不高,但分布很广。19世纪以来,随工业发展,汞的用途越来越广,生产量急剧增加,从而大量汞由于人类活动而进入环境,人为源是自然界中汞的主要来源。由于汞具有很高的电离势,故转化为离子的倾向小于其它金属,因此它的特点在于能以零价形态
2、存大于大气、土壤和水中。第一节第一节 重金属元素重金属元素 汞及其化合物特别容易挥发。无论是可溶或不可溶的汞化合物,都有一部分汞挥发到大气中去。一般挥发性排序:甲(苯)基汞其它有机汞无机汞空气中也含有汞,是由汞的化合物挥发产生的,且空气中汞含量大部分吸附在颗粒物上。气相汞的最后归趋是进入土壤和海底沉积物。在天然水体中,汞主要与水中存在的悬浮微粒相结合,最后沉降进入水底沉积物。在土壤中由于单胞细菌属的某种菌种可以将Hg()还原为Hg(0),所以此过程被认为是汞从土壤中挥发的基础。无机汞化合物在生物体内一般容易排泄。但当汞与生物体内的高分子结合,形成稳定的有机汞络合物,就很难排出体外。如果存在亲和
3、力更强或者浓度很大的配位体,重金属难溶盐就会发生转化。由于高浓度的Cl-离子与Hg2+离子发生强的络合作用,河流中悬浮物和沉积物中的汞在进入海洋后会发生解吸,使河口沉积物中汞含量显著减少。2.水俣病和汞的甲基化水俣病和汞的甲基化1953年在日本熊本县水俣湾附近的渔村,发现一种由于化工厂排放甲基汞废水而导致的中枢神经性疾患的公害病,称为水俣病,这是历史上首次出现的重金属污染重大事件。甲基钴氨素是金属甲基化过程中甲基基团的重要生物来源。含汞废水排入水体后,无机汞被颗粒物吸着沉入水底,通过微生物体几的甲基钴氨素转移酶进行汞的甲基化转化。CH3CoB12+Hg2+H2OH2OCoB12+CH3Hg+甲
4、基化反应的循环过程在第五章已作介绍,在此不作赘述。汞的甲基化产物有一甲基汞和二甲基汞,一般情况以一甲基汞为主。但在H2S存在下,则容易转化为二甲基汞:2CH3HgCl+H2S(CH3Hg)2S+2HCl(CH3Hg)2S(CH3)2Hg+HgS此过程可使不饱和甲基金属完全甲基化。甲基汞可因氯化物浓度和pH值不同而形成氯化甲基汞或氢氧化甲基汞。烷基汞中,只有甲基汞、乙基汞和丙基汞三种为水俣病的致病性物质。它们的存在形态主要是烷基汞氯化物。汞的甲基化在好氧厌氧条件都可发生。好氧下主要转化为一甲基汞,一甲基汞为水溶性物质,易被生物吸收而进入食物链。厌氧下主要转化为二甲基汞,二甲基汞难溶于水,有挥发性
5、,在大气中易分解,危害小。3.甲基汞脱甲基化与汞离子还原甲基汞脱甲基化与汞离子还原在某些细菌作用下,湖底沉积物中甲基汞可发生如下反应:CH3Hg+2HHg+CH4+H+HgCl2+2HHg+2HCl4.汞的生物效应汞的生物效应 甲基汞能与许多有机配位体基团结合,因此它非常容易和蛋白质、氨基酸类起作用;烷基汞具有高脂溶性,在生物体内分解缓慢,比无机汞毒性大;水生生物富集烷基汞比富集其它汞能力大得多。二、砷二、砷1.砷的来源与分布砷的来源与分布(1)天然源:砷是一个广泛存在并具有准金属特性的元素,它多以无机砷形态分布于许多矿物中,空气和清洁地表水的含砷量都很低。(2)人为源:环境中砷污染主要来自以
6、砷化物为主要成分的农药。2.砷的迁移和转化砷的迁移和转化(1)(1)砷的存在形态砷的存在形态天然水体中,形态有H2AsO4-、HAsO42-、H3AsO3和H2AsO3-。在天然水表层中,由于DO浓度高,pE高,pH值在4-9之间,砷主要以五价的H2AsO4-和HAsO42-形式存在;在pH12.5的碱性水环境中,主要以AsO43-存在;在pE4的水环境中,主要以三价的H3AsO3和H2AsO3-存在。以上形态的砷都是水溶性的,容易随水迁移。土壤中,砷主要与铁、铝水合氧化物胶体结合态存在,水溶态含量极少。土壤的氧化还原电位(Eh)和pH值对土训砷的溶解度影响很大。Eh降低,AsO43-逐渐被还
7、原为AsO33-,砷的溶解度增大;pH值升高,土壤胶体所带正电荷减少,对砷的吸附能力降低,砷的溶解度增大。(2)(2)砷的转化砷的转化砷的生物甲基化反应和生物还原反应是其转化的重要过程。砷与产甲烷菌作用或与甲基钴氨素及L-甲硫氨酸-甲基-d3反应均可使砷甲基化。在厌氧菌作用下主要产生二甲基胂,而好氧的甲基化反应则产生三甲基胂。在水溶液中二甲基胂和三甲基胂可氧化为相应的甲胂酸。这些化合物都极难化学降解。3.砷的毒性与生物效应砷的毒性与生物效应三价无机砷毒性高于五价砷;溶解砷毒性高于不溶解性砷。摄入70-180mg As2O3可使人致死。无机砷可抑制酶的活性,三介无机砷还可与蛋白质的巯基反应。长期
8、接触无机砷会对生物体内的许多器官产生影响。无机砷能影响人的染色体。一、有机卤代物一、有机卤代物主要包括卤代烃、多氯联苯、多氯代二噁英等。主要包括卤代烃、多氯联苯、多氯代二噁英等。1.卤代烃卤代烃(1)(1)卤代烃的种类及分布:卤代烃的种类及分布:卤代烃的来源有天然源和人为源。人为排放是大气中卤代烃含量不断增加的原因。对流层中有些卤代烃(如CH2Cl2)在大气中的寿命非常短,容易被分解。而被卤素完全取代的卤代烃(如CFC-113)虽然占卤代烃总量的很小一部分,但由于它们具有相当长的寿命,所以它们对平流层氯的积累贡献不容忽视。第二节第二节 有机污染物有机污染物卤代烃在对流层中的含量卤代烃在对流层中
9、的含量 除少数天然源外,主要来源于其被大量合成用于工业制品等过程。天然源天然源人为源人为源氯甲烷氯甲烷(CH(CH3 3Cl)Cl)海洋海洋汽车废气、聚氯乙烯塑料的汽车废气、聚氯乙烯塑料的燃烧燃烧氟利昂氟利昂-11(CCl-11(CCl3 3F)F)氟利昂氟利昂-12(CCl-12(CCl2 2F F2 2)火山爆发火山爆发被用作制冷剂、飞机推动剂被用作制冷剂、飞机推动剂等等四氯化碳四氯化碳被用作工业溶剂、灭火剂等被用作工业溶剂、灭火剂等(2)(2)主要卤代烃的来源:主要卤代烃的来源:包括在对流层和平流层的转化。对流层中的转化:含氢卤人烃与HO自由基反应是它们在对流层中消除的主要途径。如氯仿:
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