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1、1,环境污染物在环境中的行为,环境生物学,2,介绍环境污染、污染源、污染物等基本概念阐述污染物在环境中分布、迁移、扩散、转化等行为,3,第一节 环境污染概述,4,环境污染（Environmtal pollution）指有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统结构与功能发生变化，对人类以及其他生物的生存和发展产生不利影响的现象。环境质量标准评定环境污染的程度的尺度。,5,环境污染的分类按环境要素：大气、水体、土壤按污染物的性质：生物、化学、物理按污染物的形态：废气、废水、固体废弃物、噪声、辐射按污染产生的原因：生产（工业、农业、交通等）、生活按污染涉及范围：全球性、区域性、
2、局部,6,环境效应：环境生物效应：生态系统变异的效果，如水生生物繁殖受影响；畸形生物 分为急性和慢性环境化学效应：物质之间的化学反应所引起的环境效果，如环境酸化、土壤的盐碱化、光化学烟雾环境物理效应：物理作用引起的环境效果，如热岛效应、温室效应、噪声、地面沉降,7,污染源（Pollution Source）通常指向环境排放有害物质或对环境产生有害物质的场所、设备和装置。分类天然污染源：如正在活动的火山人为污染源：如排污口、烟囱,8,人为污染源分类按排放污染物的种类：有机污染源、无机污染源、热污染源、噪声污染源、放射性污染源、病原体污染源以及混合污染源按污染的主要对象：大气、水体、土壤按排放污染
3、物的空间分布方式：点污染源、面污染源、线污染源,9,人为污染源分类按人类社会活动功能：工业污染源：点源污染为主，排出的污染物种类多、数量大，对环境危害大农业污染源：面源污染为主交通运输污染源：线源、流动源生活污染源：人类消费活动产生的三废,10,污染物（Pollutant）主要指人类生产和生活排放的；产生的根本原因是人类的社会经济活动。,引自关伯仁等，环境科学基础教程。北京：中国环境科学出版社，1995,图1-1 人类活动中废物产生过程示意图,11,生产性污染物 是通过人类的生产活动造成的。如：工业生产过程中的废水、废气、废渣及噪声等，与生产技术水平、工艺、防治措施有关。生活性污染物 日常生活
4、过程中产生的，如粪便、垃圾、脏水等，与消费模式、水平有关。,12,污染物没用的物质 污染物在特定的环境中达到一定数量或浓度，并且持续一定的时间。,例如：重金属锌（Zn）人体必需的微量元素；中毒 氮（N）、磷（P）植物的营养元素；富营养化 有机污染物多环芳烃（PAH）自然来源（如石油、森林火灾）,进入环境中的污染物迁移、转化，与其他污染物的相互作用（拮抗/协同）,例如：重金属汞（Hg）,13,污染物的其他分类方法：1.按来源分：自然来源，人类来源 2.按影响的环境要素分：大气污染物、水体、土 壤、生物 3.按形态分：气体污染物、液体污染物、固体废物 4.按性质分：化学污染物、物理污染物、生物污染
5、物 5.按在环境中性状的变化分：一次污染物、二次污染物 6.其他分类：如致畸物、致突变物、致癌物、可吸入颗粒物、恶臭物等,14,优先污染物（Priority Pollutant）人为排放的有毒化学品的特点：难降解、生物累积性（浓度水平可提高数倍甚至上百倍）、三致作用或慢性毒性；种类繁多筛选出潜在危险大的作为优先研究和控制对象（优先控制污染物）。主要针对下列污染物：有毒有机化学污染物、生物难降解性物质、具有生物积累性、三致性的污染物。,15,优先污染物（Priority Pollutant）美国：最早开展优先检测 日本 前苏联 联邦德国 欧洲经济共同体（黑名单和灰名单）表1-1：部分工业企业生产
6、的有害废物表1-2：我国水中优先控制污染物黑名单（14类68种有机毒物58种，无机污染物10种）,16,优先污染物（Priority Pollutant）表1-2：我国水中优先控制污染物黑名单 14类68种，包括有机毒物58种，无机污染物（重金属9种，氰化物1个）10种（20世纪80年代末开展的国家环保局“七五”科研项目的研究成果）帮助确定环境监测项目,17,优先污染物（Priority Pollutant）我国水中优先控制污染物黑名单的特点：1.都具有毒性（突出了三致毒性、强调长效性和不可逆性）；2.以有毒有机污染物为主（我国水污染是有机污染；工业污染源多数排放有机废物）3.以有机氯为主（有
7、机氯化合物占25个，具有三致作用和难降解性，如PCBs半衰期约40年）我国自2001年1月1日起开始执行新的地面水质量标准，其中对一、二、三类水体新增特定有毒有机污染物40种的监测标准。,18,优先污染物（Priority Pollutant）表1-2：我国水中优先控制污染物黑名单筛选原则：应具有较大的生产量或排放量，并较为广泛存在于环境中（筛选指标：年产量、检出频率）；应是毒性相应大的化学物质，包括急性毒性、慢性毒性、特殊毒性等（致死剂量水平、半致死剂量LD50、最低中毒剂量TDL0）；在水中难于降解、在生物体中有积累性，具有水生生物毒性（生物降解性、积累性、水生生物毒性）；优先选择国内已经
8、具备一定基础条件、且可以监测的污染物（采样、分析方法、标准物质、分析仪器等）；采取分期分批建立优先控制污染物名单的原则。,19,优先污染物（Priority Pollutant）补充：主要工业点源排放的优先污染物帮助确定污染源监测项目 1。石油加工行业 2。焦化厂 3。化学合成纤维制造行业 4。农药厂 5。医药制造行业 6。化学试剂制造行业 7。有机化工原料制造行业 8。其它基本化学原料制造行业 9。化学行业 10。造纸行业 11。皮革行业 12。有色金属冶炼及加工行业,20,第二节 污染物在环境中的迁移与转化,21,污染物在环境中的迁移 污染物进入环境的途径：人类活动中的无意释放；废物排放（
9、如三废）；故意应用（如杀虫剂）污染物的形式：溶解、悬浮 在各种环境要素间发生迁移：水 气 土 污染物的迁移指污染物在环境中发生的空间位置的移动及其引起的富集、分散和消失过程。,22,污染物在环境中的迁移迁移方式机械迁移：分为水、气以及重力的机械迁移（扩散、搬运）物理-化学迁移（最重要的迁移形式）：溶解-沉淀、氧化-还原、吸附-解吸、分解（光化学、化学、生物化学）生物迁移：生物的吸收、代谢、生长、死亡等过程，如通过食物链的放大累积作用,23,污染物在环境中的迁移 影响迁移的因素内部因素：污染物本身的性质，如组成该物质的元素所具有的组成化和物的能力、形成不同的电价离子能力、水解能力、形成络合物的能
10、力和被胶体吸附的能力；主要的理化参数原子的电负性、离子半径、电价、离子电位和化合物的键性、溶解度等,24,污染物在环境中的迁移 影响迁移的因素内部因素 一般规律：1）共价键结合的污染物易气迁移 2）离子键结合的污染物易水迁移 3）低价离子的水迁移能力高价离子的迁移能力 4）由离子半径差别较大的离子构成的化合物迁移能力较强 5）重金属离子易以络离子的形式迁移,25,污染物在环境中的迁移 影响迁移的因素外部因素：主要是环境的酸碱条件、氧化-还原条件、胶体的种类和数量、络合配位体的数量和性质等。另外，污染物的迁移的理化条件均受区域自然地理条件（气候、地形、水文、土壤等）的制约，其中气候条件（水热状况
11、）的影响最为明显。,26,污染物在环境中的迁移 影响迁移的因素外部因素 一般规律：1）大多数重金属在强酸性环境中形成易溶性化合物，有较高的迁移能力，而在碱性环境中则形成难溶性化合物，难以迁移例子：酸性矿山废水的环境污染问题。2）有些污染物（如铬、钒、硫）在氧化环境中有较强的迁移能力，有些污染物（如铁、铵）在还原环境中有较强的迁移能力。3）当环境中存在大量的无机（如Cl-、F-、SO42-、S2-、PO42-）或有机（如氨基酸等）配位体时，可大大促进汞、锌、镉、铅的迁移。4）无机胶体如蒙脱石、高岭石等粘土矿物，有机胶体主要是腐殖质物质。当环境中有大量胶体（特别是蒙脱石、胡敏酸）时，可大大阻止汞、
12、镉、铅的迁移。5）重金属离子易以络离子的形式迁移。,27,污染物的形态和分布 污染物的形态是环境中污染物的外部形状、化学组成和内部结构的表现形式。不同形态的污染物其化学行为不同，并表现出不同的污染效应。例如：六价铬有强烈的毒性，而三价铬毒性较弱；有机汞如甲基汞的毒性远超过无机汞；六六六有七种异构体，其中r型有最强杀虫力；多环芳烃的致癌活性与其化学结构有关,28,污染物的形态和分布 污染物的形态分类 按化学组成和内部结构分：单质和化合物；按物理形状和结构分：,29,污染物的形态分类 按形态和功能特点分：,30,污染物的形态和分布污染物的分布（Distribution of Pollutant)指
13、污染物在环境多组分间分布。包括：在环境空间的浓度分布、污染物不同形态或不同相态之间的分配。,例子1：图1-2污染物在水生生态系统中的分布例子2：图1-3污染物在陆生生态系统中的分布例子3：图1-4汞形态的分布,污染物通过各类途径最终进入人体，对人体健康产生有害影响，进行健康风险评价时需要考虑污染物进入人体的途径以及形态等。,通过迁移在不同环境介质中分布、沿食物链在不同生物中富集累积,金属汞、汞蒸汽、二甲基汞、颗粒态汞、水溶性汞、络合态汞、难溶态汞（如硫化汞）,31,污染物在环境中的转化 污染物的转化（Transformation of Pollutant）污染物在环境中通过物理、化学或生物的作
14、用改变形态或转变成另一种物质的过程。转化形式 1）物理转化通过蒸发、渗透、凝聚、吸附以及放射性元素的蜕变等一种或几种过程来实现的转化。2）化学转化通过各种化学反应发生的转化，如氧化-还原反应、光化学反应等。（最普遍的转化形式）3）生物转化通过生物的吸收和代谢作用而发生的变化。转化的结果：毒性降低或毒性增强；更易降解或更难降解。,32,污染物在环境中的转化大气中的转化 1）光化学氧化反应 2）催化氧化反应 例子：1）光化学烟雾：大气的碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）等一次污染物在阳光（紫外光）作用下发生光化学氧化反应产生臭氧（O3）、过氧乙酰硝酸酯（PAN）及其他类似的氧化性物质（二次污染
15、物）。参与光化学氧化过程的一次污染物和二次污染物的混合物（气体污染物、气溶胶）所形成的烟雾现象，称为光化学烟雾。2）形成酸雨的重要物质之一硫酸雾：气体二氧化硫经光化学氧化作用和金属氧化物催化氧化后转化为三氧化硫，再溶于大气中的水形成硫酸或硫酸盐，在空气中形成硫酸雾。,33,污染物在环境中的转化水体中的转化 1.氧化-还原作用例子：1）一个厌氧性湖泊：下层厌氧环境，C CH4,N NH4+,S H2S 上层氧化性介质，C CO2,N NO3-,S SO42-2）有机污染物的氧化作用（微生物催化反应）有氧分解产物为：H2O,CO2,NO3-,SO42-缺氧分解产物为：NH3,H2S,CH4等，使水
16、质恶化,34,水体中的转化 1.氧化-还原作用例子：2）有机污染物的氧化作用（微生物催化反应）实际受有机污染的河流中：有机污染物可能经历有氧分解和缺氧分解；河流溶解氧的沿程变化曲线氧垂曲线（Oxygen Sag Curve）；河流可分成相应的区段：清洁区、分解区、腐败区、恢复区、清洁区,35,污染物在环境中的转化水体中的转化 2.配合作用天然水体中存在许多无机（如OH-,Cl-,CO32-）和有机（如腐殖酸、氨基酸等）配位体，可与水中各种污染物特别是重金属进行配合反应，改变其性质和存在状态，影响污染物在水体中的发生、迁移、反应和生物效应等。例子：氢氧化锌 按浓度积计算Zn2+应为0.861 m
17、g/L;由于水解配合生成Zn(OH)2配合物，水中溶解总锌总量达160mg/L。3.生物降解作用（微生物的作用）,36,污染物在环境中的转化土壤中的转化固、液、气三相共存，更加复杂；污染物在土壤中的转化及其行为取决于污染物和土壤（pH、温度、湿度、通气状况）的理化性质；生物（特别是微生物）降解起重要作用。例如：水田还原状况，旱地氧化状态；金属的转化更易受土壤pH的影响；许多有机污染物可通过微生物作用而转化。,37,四、污染物的生物地球化学循环 生物合成作用生物（主要是绿色植物）将所吸收的环境化学物质转变成为生物体本身的有机物质的过程。分解作用/矿化作用生物通过代谢作用（包括微生物的分界作用）将生物体的有机物质转化为无机物质或简单的有机物的过程。污染物的生物地球化学循环生物的合成作用和矿化作用所引起的污染物周而复始的循环运动过程。,38,四、污染物的生物地球化学循环（一）循环过程 地质环境和生物体之间的物质循环（生物小循环）,39,四、污染物的生物地球化学循环（一）循环机理 污染物的地球化学循环,例如：酚、氟的循环,40,谢谢！,
