环境化学 教学课件 作者 袁加程 主编第六章 典型污染物在环境各圈层中的循环.ppt

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1、第六章典型污染物在环境各圈层中的转归与效应重金属：汞、砷有机污染物：有机卤代物、多环芳烃和表面活性剂来源、基本性质、应用和迁移转化第一节重金属元素一、汞1.环境中汞的来源、分布与迁移自然环境中本底值不高，以人为来源为主。氯碱工业每生产1吨氯流失100～200g汞；生产一吨乙醛，需用100~300g汞。空气中的汞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。水中汞与悬浮微粒相结合，最终沉降进入水底沉积物。氧化还原电位E值高能够以零价形态存在汞及其化合物特别容易挥发单质汞常温下呈液态，具流动性和溶解多种金属形成汞齐的能力在环

2、境和生物体内具有较大的迁移和分配能力。汞及其化合物的性质各种形态溶解度差别较大易于配位体形成配合物存在和转化与环境中的E和pH值有关2、水俣病和汞的甲基化汞的甲基化3、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被某些细菌降解而转化为甲烷和汞，也可将Hg2+还原为金属汞，发生如下反应CH3Hg++2H·→Hg+CH4+H+HgCl2+2H·→Hg+2HCl4、汞的生物效应甲基汞能与许多有机配位体基团结合，如-COOH、-NH2、-SH等。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

3、无机汞毒性大。肠道内只能吸收很少的与蛋白质结合的无机汞，但却能全部吸收甲基汞及其衍生物。水生生物富集烷基汞比富集其它汞能力大得多。一般鱼类对氯化甲基汞的生物浓缩系数是3000，甲壳类则是100～100000。汞在各圈层中的循环汞循环的可能途径（一）汞循环的可能途径（二）二、砷1.砷在环境中的来源与分布自然界中砷以无机砷分布于矿物中，如砷黄铁矿（FeAsS）、雄黄矿（As4S4）和雌黄矿（As2S3）。环境中砷的天然来源是地壳风化。冶金、化工及半导体和农药是主要的人为来源。2.砷在环境中的迁移与转化（1）砷的形态As2O3在水中形成的亚砷酸

4、是两性化合物，As2O5溶于水形成的砷酸是三元酸，在水中形成三种阴离子，哪种形态占优势，取决于水体的pH值。天然水主要存在形态为H2AsO4-、HAsO42-H3AsO3和H2AsO3-。pE高，pH值在4～9之间，主要以五价的H2AsO4-、HAsO42-形式存在；pE<0.2，pH>4的水环境中主要以三价的H3AsO3和H2AsO3-形式存在，均为水溶性，容易随水迁移。土壤土壤中砷主要以与铁、铝水和氧化物胶体结合的形态存在，水溶态含量极少。土壤E降低，pH值升高，砷的溶解度增大。由于E降低，AsO43-逐渐还原为AsO33-，pH升高

5、土壤胶体所带正电荷减少，对砷吸附能力降低。浸水土壤中可溶态砷含量比旱地土壤中高。植物较易吸收AsO33-，故浸水植物中砷含量较高。（2）砷的转化砷的化合物可在微生物的作用下被还原，与甲基生成有机砷化合物。厌氧菌作用下主要产生二甲基胂，好氧的甲基化反应则产生三甲基胂。生物甲基化产生的砷化合物易被氧化和细菌脱甲基化，又变成无机砷。（3）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；无机砷可抑制酶的活性，三价无机砷还可与蛋白质的巯基反应。三价砷对线粒体呼吸作用有明显的抑制作用；长期接触无机砷会对生物体内的许多器官产生影响

6、。第二节有机污染物一、有机卤代物1.卤代烃（1）卤代烃的种类及分布CH3Cl、CCl2F2、CCl3F、CCl4、CH3CCl3、CHClF2占大气卤代烃总量的88％。被卤素完全取代的卤代烃占对流层中卤代烃总量的3％，但寿命较长。一氯甲烷（CH3Cl）天然源主要来自海洋，人为源主要来自城市汽车尾气和聚氯乙烯塑料、农作物等废物的燃烧。（2）卤代烃的主要来源氟里昂：11-(CCl3F),12-(CCl2F2),22-(CHF2Cl)除火山爆发有少量释放外，主要是制冷剂、飞机推动剂、塑料发泡剂等，在大气对流层中不能分解大量积累，进入平流层后对臭

7、氧层产生破坏作用。四氯化碳（CCl4）人为排放，工业溶剂、灭火剂、干洗剂、氟里昂的主要原料。主要对大气污染有贡献。大气中的转化引起温室效应和大气臭氧层的破坏。甲基氯仿（CH3CCl3）无天然源，人为源主要用作工业去油剂和干洗剂，排放量逐年增加16％。（3）卤代烃在大气中的转化①对流层中的转化与HO·反应是其被消除的主要途径。起始反应是脱氢：CCl3·再与氧气反应生成碳酰氯（光气）ClO·可氧化其他分子产生氯原子多数氯原子迅速和甲烷作用②平流层中的转化上述反应除去两个O3，同时又生成了氯原子。一个氯原子进入链式反应能破坏数以千计的臭氧分子，

8、直至氯化氢到达对流层，并在降雨时被清除。直至氯原子与甲烷或其他含氢类化合物反应变成氯化氢。Cl·+CH4→HCl+CH3·HO·+HCl→H2O+Cl·2.多氯联苯（PCBs）一组由多个氯原子