土壤中的典型污染物及其修复技术课件.pptx

1、典型环境污染物典型环境污染物n 近年来近年来,随着人口急剧增长和工业迅猛发展随着人口急剧增长和工业迅猛发展,环境环境问题日趋严重。导致环境问题的主要原因之一是问题日趋严重。导致环境问题的主要原因之一是环境中污染物的大量累积。环境中的典型污染物环境中污染物的大量累积。环境中的典型污染物主要分为无机污染物和有机污染物两大类主要分为无机污染物和有机污染物两大类,无机污无机污染物主要是重金属类污染物染物主要是重金属类污染物,有机污染物以有机污染物以持久性持久性有机污染物（有机污染物（POPs）为主。）为主。第一部分第一部分 重金属污染物重金属污染物密度大于密度大于4.5g/cm3的金属称为重金属的金属

2、称为重金属汞、镉、铅、铬以汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物及类金属砷等生物毒性显著的重金属毒性显著的重金属人体毒害最大的有人体毒害最大的有5种种:铅、汞、铬、铅、汞、铬、砷、砷、镉镉重金属中毒机理重金属中毒机理 生物机体中含巯基（生物机体中含巯基（-SH）的酶与外来重金属的反应）的酶与外来重金属的反应:RSMSRMHSR2 （酶分子）（酶分子）（金属配合物）（金属配合物）破坏和中断了某些正常的代谢进程破坏和中断了某些正常的代谢进程,引发中毒引发中毒,这一过程与这一过程与实验室里向含有重金属离子的水溶液中通实验室里向含有重金属离子的水溶液中通H H2 2S S,产生金属硫产生金属硫化物沉淀相似。

3、化物沉淀相似。1 1 性质、来源、分布与迁移性质、来源、分布与迁移n 液态金属液态金属,易挥发易挥发;多价态、易转换多价态、易转换;n 有机汞的挥发性大于无机汞有机汞的挥发性大于无机汞,有机汞中又以有机汞中又以甲基汞甲基汞和和苯基汞苯基汞的的挥发性最大挥发性最大,湿度越大挥发越强湿度越大挥发越强;n 无机汞中以碘化汞挥发性最大无机汞中以碘化汞挥发性最大,硫化汞最小硫化汞最小;n 空气中汞大部分吸附在颗粒物上空气中汞大部分吸附在颗粒物上;n 气相汞的最后归趋是进入土壤和沉积物气相汞的最后归趋是进入土壤和沉积物;n 在天然水体中在天然水体中,汞主要与水中存在的悬浮微粒相结合汞主要与水中存在的悬浮微

4、粒相结合,最后沉最后沉降进入水底沉积物。降进入水底沉积物。（1）性质）性质一一 汞汞自然来源自然来源岩石风化岩石风化火山爆发火山爆发地热活动地热活动（2）来源）来源2021/3/15化石燃料化石燃料:热电厂热电厂垃圾焚烧厂垃圾焚烧厂燃煤电厂是大气中全球燃煤电厂是大气中全球汞排放的最大源。汞排放的最大源。人为来源人为来源2021/3/15荧光灯管荧光灯管继电器继电器测压计测压计废电气开关废电气开关废电池废电池温度计温度计人为来源人为来源2021/3/15(3)汞在环境中的分布汞在环境中的分布 汞在岩石圈的浓度汞在岩石圈的浓度:0.03ug/g0.03ug/g汞在土壤本底值汞在土壤本底值:森林土壤

5、森林土壤0.029-0.10ug/g0.029-0.10ug/g 耕作土壤耕作土壤0.03-0.07ug/g0.03-0.07ug/g汞在水体中浓度汞在水体中浓度:河水河水1.0ug/L1.0ug/L,海水海水0.3ug/L0.3ug/L,雨水雨水0.2ug/L0.2ug/L 汞在大气中本底值汞在大气中本底值:0.5-5 0.5-5 ngng/m/m3 3 欧美国家欧美国家:14 14 ngng/m/m3 3 中国中国:西藏西藏7.3 7.3 ngng/m/m3 3 北京北京11 11 ngng/m/m3 3 贵阳贵阳211 211 ngng/m/m3 3 重庆重庆725 725 ngng/m

6、/m3 3 (4)汞在环境中的迁移转化汞在环境中的迁移转化汞在环境中的主要存在形式汞在环境中的主要存在形式:大气大气:气相汞形式气相汞形式,以单质汞为主以单质汞为主,含有少量的含有少量的 甲基汞甲基汞湖泊湖泊:颗粒态的汞、甲基汞和可溶性离子态汞颗粒态的汞、甲基汞和可溶性离子态汞汞在生物体中的分布汞在生物体中的分布土壤中汞形态分为土壤中汞形态分为:金属汞、无机结合汞、金属汞、无机结合汞、有机结合汞有机结合汞无机汞无机汞:HgSHgS、HgOHgO、HgCOHgCO3 3、HgSOHgSO4 4、HgClHgCl2 2、Hg(NOHg(NO3 3)2 2有机汞有机汞:甲基汞、土壤腐殖酸结合态汞、甲

7、基汞、土壤腐殖酸结合态汞、有机汞农药等有机汞农药等土壤环境的土壤环境的Eh Eh、pH pH 决定着汞的存在形态决定着汞的存在形态,三价态相三价态相互之间的转化反应为互之间的转化反应为:氧化作用氧化作用:HgHg0 0HgHg2 22+2+Hg+Hg2 2+歧化作用歧化作用:HgHg2 22+2+HgHg2+2+Hg+Hg0 0 土壤微生物作用土壤微生物作用:HgHg2+2+HgHg0 0(4)汞在环境中的迁移转化汞在环境中的迁移转化汞在土壤中的迁移转化汞在土壤中的迁移转化酶的转化酶的转化(厌氧条件厌氧条件),酸性环境酸性环境,碱性环境碱性环境,化学转化化学转化(需氧条件需氧条件)2 汞的甲基

8、化汞的甲基化n 汞的甲基化作用汞的甲基化作用 汞的环境污染问题之所以被人们所重视汞的环境污染问题之所以被人们所重视,不仅因为无机汞的毒性不仅因为无机汞的毒性,更因无机汞在微生物的作用下更因无机汞在微生物的作用下,可转化为毒性更强的甲基汞可转化为毒性更强的甲基汞,而甲而甲基汞又可通过食物链在生物体内逐级富集基汞又可通过食物链在生物体内逐级富集,最后进入人体。所以无最后进入人体。所以无机汞的甲基化问题为研究者们广泛关注。机汞的甲基化问题为研究者们广泛关注。n 甲基钴胺素均能与甲基钴胺素均能与HgHg2+2+（如双醋酸汞）反应生成甲基汞。无论在好（如双醋酸汞）反应生成甲基汞。无论在好氧条件还是在厌氧

9、条件下氧条件还是在厌氧条件下,只要有甲基钴胺素存在只要有甲基钴胺素存在,在微生物作用在微生物作用下反应就能实现汞的甲基化下反应就能实现汞的甲基化,故故甲基钴胺素是汞生物甲基化的必要甲基钴胺素是汞生物甲基化的必要条件条件。n 除汞的生物甲基化作用外除汞的生物甲基化作用外,有人发现天然水中有人发现天然水中,在非生物的作用下在非生物的作用下,只要存在甲基给予体只要存在甲基给予体,汞也可被甲基化汞也可被甲基化。HgHg2+2+在乙醛、乙醇、甲醇在乙醛、乙醇、甲醇作用下作用下,经紫外线照射作用可甲基化。经紫外线照射作用可甲基化。2021/3/153 3 汞的修复技术汞的修复技术n 现代土壤修复技术按原理

10、可大致分为物理修复法、化学修现代土壤修复技术按原理可大致分为物理修复法、化学修复法和生物修复法。复法和生物修复法。n 物理修复技术主要有换土法、玻璃化修复法等。物理修复技术主要有换土法、玻璃化修复法等。n 化学修复技术化学修复技术可以按化学反应类型分为可以按化学反应类型分为:氧化反应、还原反氧化反应、还原反应和中和反应。也可依据修复场所的不同分成原位修复和应和中和反应。也可依据修复场所的不同分成原位修复和异位修复。异位修复。n 生物修复法可植物修复法、微生物修复法生物修复法可植物修复法、微生物修复法,动物修复法。动物修复法。2021/3/15化学稳定化法治理土壤汞污染化学稳定化法治理土壤汞污染

11、n 化学修复法是通过引入化学添加剂的方法降低与修复土壤中化学修复法是通过引入化学添加剂的方法降低与修复土壤中有害重金属的过程。有害重金属的过程。n 目前可将汞转化为稳定形态存在于土壤中的稳定剂可大致分为以下几类目前可将汞转化为稳定形态存在于土壤中的稳定剂可大致分为以下几类:n（1 1）硫单质及含硫化合物）硫单质及含硫化合物n 生成生成极难溶的极难溶的硫化汞可看做是汞在土壤中的最终产物。硫化汞可看做是汞在土壤中的最终产物。n（2 2）碱性物质（酸钙、氧化钙等）碱性物质（酸钙、氧化钙等）n 提高土壤提高土壤pHpH值值,增强了土壤对汞的亲和力增强了土壤对汞的亲和力;直接或间接的提供直接或间接的提供

12、OHOH-,为为HgOHgO或或Hg(OH)Hg(OH)2 2等难溶物的生成提供条件。等难溶物的生成提供条件。n（3 3）磷酸盐、铁）磷酸盐、铁(锰锰)氧化物物料、层状硅酸盐矿物和有机质等作为稳氧化物物料、层状硅酸盐矿物和有机质等作为稳定剂的课题也在不断进行中。定剂的课题也在不断进行中。2021/3/15假单胞菌属能够降解甲基汞,也可以将Hg2+还原为金属汞。汞的甲基化汞的甲基化2021/3/15二二 砷砷n 1 1 砷的来源砷的来源:n 据估计每年由自然原因释放的砷约为据估计每年由自然原因释放的砷约为8 810106 6千克千克,而由人为而由人为活动释放到环境中的砷则高达活动释放到环境中的砷

13、则高达242410106 6千克千克岩石矿物岩石矿物土壤的风化土壤的风化火山喷发火山喷发温泉温泉自然来源自然来源工业生产：工业生产：冶炼、制冶炼、制药药化石燃料和薪材燃烧化石燃料和薪材燃烧农药使用农药使用人为来源人为来源1 1）自然砷）自然砷;2 2）AsAs3+3+简单硫化物和氧化物简单硫化物和氧化物;3 3）AsAs5+5+形成的砷酸根络阴离子形成的砷酸根络阴离子,与与FeFe、CuCu、PbPb、ZnZn等重等重金属形成的矿物。金属形成的矿物。4 4）AsAs与与S S形成含硫盐阴离子形成含硫盐阴离子,并与并与FeFe、CuCu、PbPb、ZnZn形成形成含硫盐矿物。含硫盐矿物。5）土壤

14、颗粒的晶体结构中）土壤颗粒的晶体结构中6）土壤溶液中）土壤溶液中2 2 砷的分布砷的分布3 3 砷在环境中的迁移转化规律砷在环境中的迁移转化规律 n 砷以不同的形态存在于环境中砷以不同的形态存在于环境中,它们在不同的条件下通它们在不同的条件下通过发生生物转化和非生物转化形成砷的循环。这些转过发生生物转化和非生物转化形成砷的循环。这些转化主要有三种形式化主要有三种形式:n 1 1）在酶或非酶催化下）在酶或非酶催化下AsAs（）和）和AsAs（）的简单氧化）的简单氧化还原反应还原反应;n 2 2）生物甲基化产生甲基胂）生物甲基化产生甲基胂;n 3 3）生物合成复杂的有机胂化合物）生物合成复杂的有机

15、胂化合物。4 4 砷的甲基化砷的甲基化砷化合物可在厌氧细菌作用下被还原砷化合物可在厌氧细菌作用下被还原,然后与甲基作用然后与甲基作用,生成毒生成毒性很大的易挥发的二甲基胂和三甲基胂。性很大的易挥发的二甲基胂和三甲基胂。二甲基胂和三甲基胂虽然毒性很强二甲基胂和三甲基胂虽然毒性很强,但在环境中易氧化为毒性较但在环境中易氧化为毒性较低的二甲基胂酸。低的二甲基胂酸。2021/3/15砷在环境中转化模式砷在环境中转化模式 5 5 砷污染与健康砷污染与健康n 慢性中毒慢性中毒:n 主要表现在肝硬变、肝肿大、末梢神经炎和神经衰弱主要表现在肝硬变、肝肿大、末梢神经炎和神经衰弱症症,皮肤色素高度沉着和皮肤高度硬

16、化。皮肤色素高度沉着和皮肤高度硬化。n 急性中毒急性中毒:n 表现为咽干、口渴、流涎、持续呕吐表现为咽干、口渴、流涎、持续呕吐,剧烈腹痛剧烈腹痛,四肢四肢痉挛痉挛,心力衰竭或尿闭心力衰竭或尿闭,抢救不及时可导致死亡。抢救不及时可导致死亡。6 6 修复方法修复方法n 化学方法化学方法:n（1 1）铁氧化法）铁氧化法;（2 2）石灰铁盐中和法）石灰铁盐中和法;（3 3）石灰铝盐中和）石灰铝盐中和法法;（4 4）石灰镁盐中和法）石灰镁盐中和法;（5 5）硫化法）硫化法;（6 6）中和氧化法。）中和氧化法。n 物理方法物理方法:n（1 1）离子交换法）离子交换法:去除率可达去除率可达100%100%。

17、通过水合锆氧化物填。通过水合锆氧化物填充多孔树脂、用海藻酸珠粒充多孔树脂、用海藻酸珠粒氯化钙和氯化铁溶液处理。氯化钙和氯化铁溶液处理。n（2 2）膜分离）膜分离;（3 3）电解法）电解法;（4 4）吸附法）吸附法n 生物方法生物方法:n（1 1）微生物法）微生物法;（2 2）植物除砷）植物除砷;（3 3）海洋生物除砷）海洋生物除砷三、镉三、镉n 1 1 镉的来源镉的来源n 自然界主要以硫化物形式存在于闪锌矿中。自然界主要以硫化物形式存在于闪锌矿中。n 镉作为原料或催化剂用于生产镉作为原料或催化剂用于生产塑料、颜料和试剂塑料、颜料和试剂;用于镉的用于镉的抗腐蚀性及耐摩擦性抗腐蚀性及耐摩擦性,也是

18、制造原子核反应堆用控制棒材料也是制造原子核反应堆用控制棒材料之一。之一。镉不是人体必须元素镉不是人体必须元素,对人体有害对人体有害,在自然界中含在自然界中含量很低量很低,。镉对。镉对环境的污染主要是对土壤的污染。环境的污染主要是对土壤的污染。n 镉是一种重金属污染物镉是一种重金属污染物,镉可通过土镉可通过土壤、水体、肥料、工矿粉尘等途径壤、水体、肥料、工矿粉尘等途径进入农作物及农作物的可食部分进入农作物及农作物的可食部分,进进而进入食物链而进入食物链,可能威胁消费者健康。可能威胁消费者健康。n 镉在镉在肾中一旦累积到一定量肾中一旦累积到一定量,就可能就可能损害泌尿系统损害泌尿系统。主要表现为近

19、端肾。主要表现为近端肾小管功能障碍为主的肾损害小管功能障碍为主的肾损害,这并不这并不致命致命,但可能会略微影响预期寿命但可能会略微影响预期寿命2 2.重金属镉的危害重金属镉的危害3 3 镉的迁移转化镉的迁移转化1 1 水体中胶体物质对水体中胶体物质对CdCd的吸附作用的吸附作用 (1)(1)一种是一种是离子交换吸附机制离子交换吸附机制,即黏土即黏土矿物的微粒通过层状结构边缘的羟基矿物的微粒通过层状结构边缘的羟基氢和氢和OMOM基中基中M M+离子以及层状结构之离子以及层状结构之间的间的M M+离子离子,与水中的重金属离子交与水中的重金属离子交换而将其吸附。这个过程也可用下式换而将其吸附。这个过

20、程也可用下式示意示意:AOH+MeAOH+Me2+2+AOMe+HAOMe+H+(或或M M+)另一种机理是另一种机理是重金属离子先水解重金属离子先水解,然后夺取黏土矿物微粒表面的羟基然后夺取黏土矿物微粒表面的羟基,形成形成羟基配合物而被吸附羟基配合物而被吸附:Me2+n H2O Me(OH)n(2-n)+n H+AOH+Me(OH)n(2-n)+AMe(OH)n+1(1-n)+(2)(2)一般认为一般认为,水合金属氧化物对重金属离子的吸附过程是重金属离水合金属氧化物对重金属离子的吸附过程是重金属离子在这些颗粒表面发生配位化合过程子在这些颗粒表面发生配位化合过程,可用下式表示可用下式表示:nA

21、OH+MenAOH+Men+n+(AO)(AO)n n Me+n H Me+n H+(3)(3)腐殖质（腐殖质（HumHum）微粒对重金属离子的吸附）微粒对重金属离子的吸附,主要是通过它对金属离主要是通过它对金属离子的螯合作用和离子交换作用来实现。腐殖质的离子交换机理可用子的螯合作用和离子交换作用来实现。腐殖质的离子交换机理可用下式表示下式表示:2.2.CdCd的溶解和沉淀反应的溶解和沉淀反应 水体中水体中CdCd离子与相应的阴离子生成硫化物、碳酸盐等难离子与相应的阴离子生成硫化物、碳酸盐等难溶化合物溶化合物,大大限制了大大限制了CdCd污染物在水体中的扩散范围污染物在水体中的扩散范围,使使C

22、dCd主要富集于排污口附近的底泥中主要富集于排污口附近的底泥中,降低了降低了CdCd离子在水中离子在水中的迁移能力的迁移能力,在某种程度上可以在某种程度上可以。3.3.(1)(1)羟基对羟基对CdCd离子的配合作用离子的配合作用 (2)(2)氯离子对氯离子对CdCd离子的配合作用离子的配合作用 (3)(3)有机配位体与有机配位体与CdCd离子的配合作用离子的配合作用4 4 土壤中镉的修复土壤中镉的修复物理方法物理方法:排土、客土和深耕翻土排土、客土和深耕翻土;生物炭吸附生物炭吸附化学方法化学方法:一是降低土壤镉的溶解性一是降低土壤镉的溶解性,减少其生物毒性和在植物体内的积累减少其生物毒性和在植

23、物体内的积累,如如磷酸盐磷酸盐,石灰、硅酸盐石灰、硅酸盐;二是利用酸性化学物质或某些螯合剂增加土壤镉的移动性二是利用酸性化学物质或某些螯合剂增加土壤镉的移动性,通过灌溉或降水通过灌溉或降水将表土层的镉淋洗到底土层将表土层的镉淋洗到底土层,使耕作土壤得到净化。使耕作土壤得到净化。生物方法生物方法:利用某些特定的动植物和微生物可以较快地吸走或降解土壤中的污染物达利用某些特定的动植物和微生物可以较快地吸走或降解土壤中的污染物达到净化土壤的目的。到净化土壤的目的。四、铅四、铅n 土壤中的铅主要以土壤中的铅主要以Pb(OH)Pb(OH)2 2、PbCOPbCO3 3、PbSOPbSO4 4的固体形式的固

24、体形式存在存在,土壤溶液中可溶性土壤溶液中可溶性铅含量很低铅含量很低,PbPb2+2+也可以置也可以置换黏土矿物质上吸附的换黏土矿物质上吸附的CaCa2+2+,因此在土壤中很少移因此在土壤中很少移动。动。1 1、土壤中铅的主要存在形式、土壤中铅的主要存在形式2 2 铅的来源铅的来源n 土壤中的铅主要有两个方面的来源土壤中的铅主要有两个方面的来源,一是自然来源一是自然来源,二是非二是非自然来源。自然来源。n 自然来源是指火山爆发、森林火灾等自然现象释放到环境自然来源是指火山爆发、森林火灾等自然现象释放到环境中的铅。中的铅。n 非自然来源是指人类活动非自然来源是指人类活动,主要是指工业和交通等方面

25、的主要是指工业和交通等方面的铅排放。铅的人为排放是造成当今世界铅污染的主要原因。铅排放。铅的人为排放是造成当今世界铅污染的主要原因。主要人为来源主要人为来源n 矿产开采、冶炼、加工排放的废气、废水、废渣矿产开采、冶炼、加工排放的废气、废水、废渣n 煤和石油燃烧过程中排放的飘尘煤和石油燃烧过程中排放的飘尘n 电镀工业废水电镀工业废水n 塑料、电池、电子工业排放的废水塑料、电池、电子工业排放的废水n 燃料、化工制革工业排的废水燃料、化工制革工业排的废水n 汽车尾气汽车尾气3 3 铅对人体的危害铅对人体的危害n 铅是人体不需要的微量元素铅是人体不需要的微量元素,它是一种稳定的不可降解的它是一种稳定的

26、不可降解的污染物污染物,在环境中可长期积累。造成慢性铅中毒的主要原在环境中可长期积累。造成慢性铅中毒的主要原因是环境污染。长期接触微量铅的人因是环境污染。长期接触微量铅的人,积蓄的铅能阻碍血积蓄的铅能阻碍血细胞的形成细胞的形成,导致人的智力下降导致人的智力下降,学习、工作成绩低落学习、工作成绩低落;蓄蓄积到一定程度时会使人出现精神障碍、噩梦、失眠、头痛积到一定程度时会使人出现精神障碍、噩梦、失眠、头痛等慢性中毒症状等慢性中毒症状;严重者还可有乏力、食欲不振、恶心、严重者还可有乏力、食欲不振、恶心、腹胀、腹痛或腹泻等。铅还可通过血液进入脑组织腹胀、腹痛或腹泻等。铅还可通过血液进入脑组织,损害损害

27、小脑及大脑皮层小脑及大脑皮层,干扰代谢活动干扰代谢活动,使营养物质与氧气供应不使营养物质与氧气供应不足足,引起脑小毛细血管内皮层细胞肿胀引起脑小毛细血管内皮层细胞肿胀,进而发展为弥漫性进而发展为弥漫性脑损伤。脑损伤。（1 1）物理方法）物理方法换土法换土法:把受污染的土壤替换成未被污染的土壤把受污染的土壤替换成未被污染的土壤隔离法隔离法:向土壤中加入固化剂向土壤中加入固化剂,使土壤中的铅被固定住使土壤中的铅被固定住,防止因为铅的迁移而防止因为铅的迁移而对附近土壤造成污染对附近土壤造成污染淋滤法淋滤法:使用淋洗剂清洗受污染的土壤使用淋洗剂清洗受污染的土壤,使土壤中的污染物随淋洗剂流出使土壤中的污

28、染物随淋洗剂流出玻璃化法玻璃化法:将受污染的土壤加热使之熔化将受污染的土壤加热使之熔化,冷却后能形成稳定的玻璃态物质冷却后能形成稳定的玻璃态物质,受土壤中的污染物能有效地被固定受土壤中的污染物能有效地被固定电化学法电化学法:在受污染的土壤中加入阴阳在受污染的土壤中加入阴阳 2 2个电极个电极,利用铅离子的带电性利用铅离子的带电性,将土将土壤中的铅离子去除壤中的铅离子去除,并且能达到回收的目的并且能达到回收的目的吸附固定法吸附固定法:向受污染的土壤中加入一种材料向受污染的土壤中加入一种材料,将土壤中有效态的铅离子吸将土壤中有效态的铅离子吸附并且能够固定附并且能够固定3 3 铅污染的修复铅污染的修

29、复（2 2）化学方法）化学方法 化学固定法化学固定法:在受污染的土壤中加入化学试剂在受污染的土壤中加入化学试剂,发生化学反应发生化学反应,降低铅在土降低铅在土壤中的有效性和迁移性壤中的有效性和迁移性,如钙镁磷肥如钙镁磷肥螯合剂调节法螯合剂调节法:向受污染的土壤中加入螯合剂向受污染的土壤中加入螯合剂,螯合剂与土壤中的铅离子发螯合剂与土壤中的铅离子发生反应生反应,增强了铅在土壤中的有效性增强了铅在土壤中的有效性土壤土壤pHpH控制法控制法:通过调节土壤中的通过调节土壤中的pHpH值来调节铅离子的有效性和迁移性值来调节铅离子的有效性和迁移性土壤氧化还原电位调节法土壤氧化还原电位调节法:通过调节电位值

30、来改变铅离子在土壤中的活性通过调节电位值来改变铅离子在土壤中的活性（3 3）生物方法）生物方法微生物修复法微生物修复法:如如,蚯蚓蚯蚓植物修复法植物修复法:由于铅具有较高的负电性由于铅具有较高的负电性,被认为是弱酸被认为是弱酸,易与土壤中的有机质易与土壤中的有机质和铁锰氧化物等形成共价键和铁锰氧化物等形成共价键,不易被植物吸收不易被植物吸收,所以目前已见报道的铅超积所以目前已见报道的铅超积累植物并不多累植物并不多,而且主要都是在铅锌矿区发现的而且主要都是在铅锌矿区发现的五五 铬铬n 1 1 铬的来源铬的来源n 铬是银白色金属铬是银白色金属,质硬而脆。质硬而脆。n 铬广泛存在于自然界铬广泛存在于

31、自然界,其自然来源主要是岩石风化其自然来源主要是岩石风化,大多呈大多呈三价三价;n 人为污染来源主要是人为污染来源主要是金属冶炼、电镀、制革等工业废水、金属冶炼、电镀、制革等工业废水、废气和废渣。废气和废渣。工业废水中主要是六价铬的化合物工业废水中主要是六价铬的化合物,常以铬常以铬酸根离子存在。煤和石油燃烧的废气中含有颗粒态铬。酸根离子存在。煤和石油燃烧的废气中含有颗粒态铬。2 2 铬在土壤中存在的形态铬在土壤中存在的形态n 铬在土壤中主要以六价铬铬在土壤中主要以六价铬CrCr（）和三价铬）和三价铬CrCr（）两种）两种稳定价态存在。三价铬主要以稳定价态存在。三价铬主要以CrCr3+3+形式存

32、在形式存在,六价铬多溶六价铬多溶于水中于水中,主要以主要以HCrOHCrO4 4-和和CrOCrO4 42-2-两种形态存在两种形态存在,其活性低但其活性低但毒性强毒性强,而三价铬活性高毒性小。在热力学上六价铬离子而三价铬活性高毒性小。在热力学上六价铬离子比较稳定比较稳定,在动力学上三价铬离子比较稳定在动力学上三价铬离子比较稳定,随着土壤中的随着土壤中的有机质含量、土壤质地、氧化还原电位、有机质含量、土壤质地、氧化还原电位、pHpH值等因素的变值等因素的变化化,这两种价态的铬离子可以相互转换。这两种价态的铬离子可以相互转换。如如六价铬在厌氧六价铬在厌氧条件下可还原为三价铬。三价铬的盐类可在中性

33、或弱碱性条件下可还原为三价铬。三价铬的盐类可在中性或弱碱性的水中水解的水中水解,生成不溶于水的氢氧化铬而沉入水底。生成不溶于水的氢氧化铬而沉入水底。3 3 铬的危害铬的危害n 环境中三价铬与六价铬会互相转化环境中三价铬与六价铬会互相转化,所以近年来倾向于用所以近年来倾向于用铬的总含量铬的总含量,而不是用六价铬含量来规定水质标准。三价而不是用六价铬含量来规定水质标准。三价和六价铬对人体都有害和六价铬对人体都有害,六价铬的毒性比三价铬要高六价铬的毒性比三价铬要高100100倍倍,是强致突变物质是强致突变物质,可诱发肺癌和鼻咽癌。三价铬有致畸作可诱发肺癌和鼻咽癌。三价铬有致畸作用。铬渣用。铬渣(含铬

34、固体废物含铬固体废物)已成为铬污染的重要环境问题已成为铬污染的重要环境问题,亟待有效解决。亟待有效解决。4 4 铬污染土壤修复技术铬污染土壤修复技术治理方法治理方法:一是改变铬在土壤中的存在形态一是改变铬在土壤中的存在形态,将六价铬还原为三价铬将六价铬还原为三价铬,降低其降低其在环境中的迁移能力和生物可利用性在环境中的迁移能力和生物可利用性;二是将铬从被污染土壤中彻底的清除。二是将铬从被污染土壤中彻底的清除。（1 1）化学固定化方法化学固定化方法将被铬污染的土壤与某种粘合剂混合（也可以辅以一定的还将被铬污染的土壤与某种粘合剂混合（也可以辅以一定的还原剂原剂,用于还原六价铬）用于还原六价铬）,通

35、过粘合剂固定其中的铬通过粘合剂固定其中的铬,使铬不使铬不再向周围环境迁移。再向周围环境迁移。（2 2）化学还原法化学还原法利用铁屑、硫酸亚铁或者其他的一些容易得到的化学还原剂利用铁屑、硫酸亚铁或者其他的一些容易得到的化学还原剂（也可以辅以一定的粘合剂）将六价铬还原为三价铬（也可以辅以一定的粘合剂）将六价铬还原为三价铬,形成形成难溶的化合物难溶的化合物,从而降低铬在环境中的迁移性和生物可利用从而降低铬在环境中的迁移性和生物可利用性性,从而减轻铬污染的危害。从而减轻铬污染的危害。（3 3）植物修复技术）植物修复技术原理原理:指利用植物及其根际圈微生物体系的吸收、挥发、转指利用植物及其根际圈微生物体

36、系的吸收、挥发、转化和降解的作用机制来清除环境中污染物质。化和降解的作用机制来清除环境中污染物质。（4 4）微生物修复技术微生物修复技术利用原土壤中的土著微生物或向污染环境补充经过驯化的高利用原土壤中的土著微生物或向污染环境补充经过驯化的高效微生物效微生物,在优化的操作条件下在优化的操作条件下,通过生物还原反应通过生物还原反应,将六价将六价铬还原为三价铬铬还原为三价铬,从而修复被污染土壤。从而修复被污染土壤。第二部分第二部分 POPsPOPsPOPs的定义和物质类别的定义和物质类别 持久性有机污染物持久性有机污染物,Persistent Organic PollutantsPersistent

37、 Organic Pollutants,具有以下特性的有机污染物具有以下特性的有机污染物:环境持久性环境持久性 在大气、水、土壤中半衰期较长在大气、水、土壤中半衰期较长,不易分解不易分解生物累积性生物累积性:通过食物链在生物体内累积浓缩并最终传递通过食物链在生物体内累积浓缩并最终传递到人体到人体远距离迁移性远距离迁移性:影响区域和全球环境影响区域和全球环境潜在毒性潜在毒性:对人体和生态系统具有长期潜在毒性危害对人体和生态系统具有长期潜在毒性危害一、一、多氯联苯多氯联苯(PCBs)(PCBs)多氯联苯多氯联苯(PCBs)(PCBs)n PCBsPCBs曾被作为热交换剂、润滑剂、变压器和电容曾被作

38、为热交换剂、润滑剂、变压器和电容器内的绝缘介质、增塑剂器内的绝缘介质、增塑剂,以及阻燃剂等重要的化以及阻燃剂等重要的化工产品工产品,广泛应用于电力工业、塑料加工业、化工广泛应用于电力工业、塑料加工业、化工和印刷等领域。和印刷等领域。n PCBsPCBs是目前国际上关注的是目前国际上关注的1212种持久性有机污染物种持久性有机污染物(POPs)(POPs)之一。之一。1 1 多氯联苯的结构与性质多氯联苯的结构与性质n PCBsPCBs是一组由二个以上氯原子取代联苯分子中氢原是一组由二个以上氯原子取代联苯分子中氢原子而形成的氯代芳烃子而形成的氯代芳烃,共有共有210210个异构体。个异构体。202

39、1/3/15PCBsPCBs的一般性质的一般性质l 形态形态 纯化合物为晶体纯化合物为晶体,混合物为油状液体混合物为油状液体;一般工业产品均为混合物一般工业产品均为混合物;低氯代物呈液态低氯代物呈液态,流动性好。随着氯原子数增加流动性好。随着氯原子数增加,粘稠度增大。粘稠度增大。l 具有良好的化学惰性具有良好的化学惰性 耐酸、耐碱、耐腐蚀和抗氧化、对金属无腐蚀。耐酸、耐碱、耐腐蚀和抗氧化、对金属无腐蚀。l 具有良好的耐热性具有良好的耐热性 加热到加热到1000-14001000-1400才完全分解。才完全分解。l 不可燃性不可燃性 除一氯、二氯代物外除一氯、二氯代物外,均为不可燃物质均为不可燃

40、物质l 低蒸气压、高介电常数和高绝缘性等优点低蒸气压、高介电常数和高绝缘性等优点。2021/3/152 PCBs2 PCBs的来源与分布的来源与分布（1 1）来源）来源v PCBsPCBs曾被广泛用于工业和商业等方面。曾被广泛用于工业和商业等方面。v PCBsPCBs被应用已有几十年的历史。被应用已有几十年的历史。19301930年开始商业生产年开始商业生产我国于我国于1965 1965 年开始生产多氯联苯年开始生产多氯联苯,大多数厂于大多数厂于1974 1974 年底年底停产停产,到到8080年代初国内基本已停止生产年代初国内基本已停止生产PCBsPCBs,估计历年累计估计历年累计产量近万吨

41、。产量近万吨。（2 2）分布分布vvPCBsPCBs在环境样品中广泛分布。在环境样品中广泛分布。vvPCBsPCBs由于挥发性低的由于挥发性低的,辛醇辛醇/水分配系数高水分配系数高,在大气在大气和水中含量较低。和水中含量较低。n大气中小于大气中小于10ng/L,10ng/L,水中小于水中小于2ng/L 2ng/L。vvPCBsPCBs易被颗粒物所吸附易被颗粒物所吸附,在废水流入河口附近的沉在废水流入河口附近的沉积物中积物中,PCBsPCBs含量可高达含量可高达2000200050005000g/kgg/kg。2021/3/15vv水体的水体的PCBsPCBs极易被颗粒物所吸附极易被颗粒物所吸附

42、,成为沉积物。成为沉积物。vv近年来近年来PCBsPCBs的使用量大大减少的使用量大大减少,但沉积物中的但沉积物中的PCBsPCBs仍然仍然是今后若干年内食物链污染的主要来源。是今后若干年内食物链污染的主要来源。vv由于化学惰性而成为环境中的持久性污染物。它在环境由于化学惰性而成为环境中的持久性污染物。它在环境中的主要转化途径是光化学分解和生物转化。中的主要转化途径是光化学分解和生物转化。vvPCBsPCBs污染最初是在赤道到中纬度地区污染最初是在赤道到中纬度地区,目前在北极地区目前在北极地区都发现了都发现了 PCBsPCBs的的“足迹足迹”。3 PCBs3 PCBs在环境中的迁移与转化在环境

43、中的迁移与转化PCBsPCBs在环境中的转化在环境中的转化vvPCBsPCBs在环境中的转化降解非常缓慢在环境中的转化降解非常缓慢vv光化学分解光化学分解SafeSafe等人研究了等人研究了PCBsPCBs在波长在波长280280320nm320nm的紫外光下的光化学分解及其机理的紫外光下的光化学分解及其机理,认认为由于紫外光的激发使碳氯键断裂为由于紫外光的激发使碳氯键断裂,而产生芳基自由基和氯自由基而产生芳基自由基和氯自由基。2021/3/15vv从单氯到四氯代联苯均可被微生物降解从单氯到四氯代联苯均可被微生物降解,高取代的多氯联高取代的多氯联苯不易被生物降解。苯不易被生物降解。vv理论上理

44、论上PCBsPCBs（含高取代）通过无氧有氧联合处理有可（含高取代）通过无氧有氧联合处理有可能完全降解成能完全降解成COCO2 2、H H2 2O O 和氯化物等。和氯化物等。vv实际环境中实际环境中PCBsPCBs的生物转化速度很缓慢的生物转化速度很缓慢,因此因此PCBsPCBs的污染的污染难以从根本上消除难以从根本上消除,它的污染会给整个生态环境带来长期它的污染会给整个生态环境带来长期影响。影响。在动物体内通过代谢作用的转化在动物体内通过代谢作用的转化转化速率随分子中氯原子的增多而降低。转化速率随分子中氯原子的增多而降低。含含4 4个氯以下的低氯代个氯以下的低氯代PCBsPCBs几乎都可被

45、代谢为相应的单酚几乎都可被代谢为相应的单酚,或二酚。或二酚。含含5 5氯或六氯氯或六氯PCBsPCBs同样可被氧化为单酚同样可被氧化为单酚,但速度相当慢。但速度相当慢。含含7 7个氯以上的高氯个氯以上的高氯PCBsPCBs则几乎不被代谢转化。则几乎不被代谢转化。4 PCBs4 PCBs的毒性与效应的毒性与效应n 对水生植物的效应对水生植物的效应n PCBs 10PCBs 10100100g/Lg/L时时,抑制水生植物的生长抑制水生植物的生长;n PCBs 0.1-1.0PCBs 0.1-1.0g/Lg/L时时,引起光合作用减少。引起光合作用减少。n 对各种动物的效应对各种动物的效应n 大多数鱼

46、种对大多数鱼种对PCBsPCBs都很敏感。都很敏感。n 鸟类吸收鸟类吸收PCBsPCBs后可引起肾、肝的扩大和损坏后可引起肾、肝的扩大和损坏,内部出血内部出血,脾脏衰弱等。脾脏衰弱等。n PCBsPCBs可使水中的家禽的蛋壳厚度变薄。可使水中的家禽的蛋壳厚度变薄。n PCBsPCBs对哺乳动物的肝脏可诱导腺瘤及癌症的发展。对哺乳动物的肝脏可诱导腺瘤及癌症的发展。n 对人体的效应对人体的效应n 引起皮肤溃疡、痤疮、囊肿及肝损伤、白细胞增加等引起皮肤溃疡、痤疮、囊肿及肝损伤、白细胞增加等;n 致癌致癌;n 通过母体转移给胎儿致畸。通过母体转移给胎儿致畸。5 5 PCBsPCBs的处理的处理n 由于

47、由于PCBsPCBs在环境中很难降解在环境中很难降解,污染控制与治理也很困难。污染控制与治理也很困难。n 处理方法处理方法n封存封存n焚烧焚烧n生物降解法生物降解法n化学处理法（金属还原化学处理法（金属还原,氢化法氢化法,硫化法等）硫化法等）n 目前焚烧较常用的处理方法目前焚烧较常用的处理方法,但由于焚烧时易二次污染物但由于焚烧时易二次污染物（多氯代二苯并二噁英（多氯代二苯并二噁英,是目前公认的强致癌物质）。是目前公认的强致癌物质）。1 1多环芳烃多环芳烃(PAHs)(PAHs)的结构与性质的结构与性质（1 1）结构）结构n PAHsPAHs是指两个以上苯环连在一起的化合物。是指两个以上苯环连

48、在一起的化合物。n 非稠环型非稠环型(联苯联苯,联多苯联多苯)n苯环与苯环之间各由一个碳原子相连苯环与苯环之间各由一个碳原子相连,如联苯、联三苯等如联苯、联三苯等;n 稠环型稠环型n两个碳原子为两个苯环所共有两个碳原子为两个苯环所共有,如萘、蒽、菲等。如萘、蒽、菲等。n萘、蒽、菲是煤焦油的重要成分萘、蒽、菲是煤焦油的重要成分二二 多环芳烃（多环芳烃（PAHs PAHs）2021/3/15(2)(2)性质性质 n 化学性质与苯并不完全相同化学性质与苯并不完全相同,按其性质可分为下列按其性质可分为下列几种几种:具有稠合多苯结构的化合物具有稠合多苯结构的化合物n 三亚苯、二苯并三亚苯、二苯并 e,i

49、 e,i 芘、四苯并芘、四苯并 a,c,h,ja,c,h,j蒽蒽等等,具有与苯相似的化学性质。具有与苯相似的化学性质。2021/3/15呈直线排列的多环芳烃呈直线排列的多环芳烃n 如蒽、丁省、戊省如蒽、丁省、戊省,它们具有较活泼的化学性质它们具有较活泼的化学性质,反应活性随着环的增加而增强。反应活性随着环的增加而增强。2021/3/15成角状排列的多环芳烃成角状排列的多环芳烃n 反应活性比相应的成直线排列的同分异构体小。反应活性比相应的成直线排列的同分异构体小。2021/3/152 2 多环芳烃的来源与分布多环芳烃的来源与分布(1)(1)天然源天然源n 陆地植物陆地植物(如烟草、胡萝卜如烟草、

50、胡萝卜)、水生植物和微生物的生物合、水生植物和微生物的生物合成成;n 森林、草原的天然火灾森林、草原的天然火灾,以及火山活动。以及火山活动。(2)(2)人为源人为源n 化学工业污染源化学工业污染源n 交通运输污染源交通运输污染源n 垃圾焚烧与失火垃圾焚烧与失火n 生活污染源生活污染源n 食品制作食品制作3 PAHs3 PAHs对人体的毒性对人体的毒性n PAHsPAHs在环境中的存在虽然是微量的在环境中的存在虽然是微量的,但其不断地生成、迁但其不断地生成、迁移、转化和降解移、转化和降解,并通过呼吸道、皮肤、消化道进入人体并通过呼吸道、皮肤、消化道进入人体,极大地威胁着人类的健康极大地威胁着人类