《环境化学》课件—06典型污染物在环境各圈层中的循环
环境化学复习资料第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应 名词术语
第六章典型污染物在环境各圈层中的转归与效应名词术语1.持久性有毒化学污染物（Persistent toxic substances(PTS)）持久性有毒化学污染物是指在全球普遍存在的、具有生物累积性、难以降解、可远距离传输、致癌致突变性和内分泌干扰等特性的一类物质。
这些化合物所引起的污染问题已经引起国际环境保护组织、各国政府和民众的高度关注。
联合国UNEP制订的持久性有毒化学污染物（PTS）目前包括27种有毒化学污染物：1.艾氏剂（Aldrin）；2.氯丹（Chlordane）；3.滴滴涕（DDT）；4.狄氏剂（Dieldrin）；5.异狄氏剂（Endrin）；6.七氯（Heptachlor）；7.六氯代苯（Hexachlorobenzene）；8. 灭蚁灵（Mirex）；9.毒杀芬（Toxaphene）；10.多氯联苯（PCBs）；11.二恶英（Dioxins）；12.多氯代苯并呋喃（Furans）；13.十氯酮（Chlordecone）；14.六溴代二苯（Hexabromobiphenyl）；15.六六六（HCH）；16.多环芳烃（PAHs）；17.多溴代二苯醚（PBDE）；18.氯化石蜡（Chlorinated Paraffins）；19.硫丹（Endosulphan）；20.阿特拉津（Atrazine）；21.五氯酚（Pentachlorophenol）；22.有机汞（Organic Mercury compounds）；23.有机锡（Organic Tin compounds）；24.有机铅（Organic Lead compounds）；25.酞酸酯（Phthalates）；26.辛基酚（Octylphenols）；27.壬基酚（Nonylphenols）。
2.挥发性氯代烃（Volatile chlorinated hydrocarbons）指正常状态下(20 ℃，760 mmHg)，蒸汽压大于0.1 mmHg以上的氯取代烃类化合物，它是重要的化工原料和有机溶剂，广泛的应用于化工、医药、制革、电子等行业。
典型污染物在环境各圈层中的转归与效应
第六章典型污染物在环境各圈层中的转归与效应内容提要及重点要求：主要介绍了以重金属、持久性有机污染物（Persistent Organic Pollutants，POPs）为代表的持久性有毒污染物（Persistent Toxic Substances, PTS）等典型污染物在各圈层中的转归与效应。
要求了解这些典型污染物的来源、用途和基本性质．掌握它们在环境中的基本转化、归趋规律与效应。
地球环境是一个由大气、水体、土壤、岩石和生物等圈层组成的多介质体系，建立描述污染物在多介质环境中的迁移、转化和归趋规律，弄清化学污染物在这些介质中的浓度、持久性、反应活性以及分配的倾向，是研究污染物转归与效应的重要内容。
污染物在多介质环境中的过程研究主要包括以下几个方向：（1）水/气界面的物质传输：主要研究污染物从水中的挥发、大气复氧以及污染物在水体表面微层的富集行为。
（2）土壤/大气界面的物质传输：主要研究污染物从土壤的挥发和干、湿沉降污染物由大气向土壤的传输两部分。
（3）水/沉积物界面的物质传输：在多介质环境问题研究中，水/沉积物界面是比水/气界面更为复杂的界面，它是水体中水相与沉积物相之间的转换区，是底栖生物栖息的地带。
水/沉积物界面的物质传输，不仅涉及污染物的传输，而且还涉及水和沉积物本身的传输。
因此，污染物在该区域的积累和传输，在很大程度上影响着该污染物的物理、化学和生物行为。
概括说来，水/沉积物界面的化学物质传输是通过沉降、扩散、弥散、吸附、解吸、化学反应和底栖生物的作用等过程完成的。
第一节重金属元素重金属是具有潜在危害的重要污染物。
重金属污染的威胁在于它不能被微生物分解。
相反，生物体可以富集重金属，并且能将某些重金属转化为毒性更强的金属－有机化合物。
重金属元素在环境污染领域中其概念与范围并不是很严格。
一般是指对生物有显著毒性的元素，如汞、镉、铅、铬、锌、铜、钴、镍、锡、钡、锑等，从毒性这一角度通常把砷、铍、锂、硒、硼、铝等也包括在内。
环境化学第6章典型污染物在环境各圈层中的转归与效应
体内的许多器官产
生影响 。
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砷 中 毒 肾 病
砷中毒皮肤组织增殖细胞
第二节 有机污染物
大量的有机化学品以各种形式进入 环境，产生各种各样的环境效应，直接 或间接地危及人体健康。其中以对生态 环境和人类健康影响最大的难降解的、 有致癌、致突变作用的有机物的环境行 为最受人们关注。
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பைடு நூலகம்
3、甲基汞脱甲基化与汞离子还原 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。
CH3Hg+ +2H
Hg+CH4+H+
HgCl2+2H
Hg+2HCl
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4、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、 - C S - C - 、 - OH等。由于烷基汞具有高脂 溶性，且它在生物体内分解速度缓慢（其 分解半衰期为70d），因此烷基汞比可溶 性无机汞化合物的毒性大10—100倍。
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卤代烃在大气中的转化
卤代烃的转化
对流层 含氢卤代烃与HO自由基的反应
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平流层
受到高能光子的攻击而被破坏
多氯联苯（PCBs）
多氯联苯的结构与性质
多氯联苯是一组由 多个氯原子取代联苯分子 中氢原子而形成的氯代芳 烃类化合物。
由于PCBs理化性质稳定，用途广泛，已成 为全球性环境污染物，而引起人们的关注。
多氯代二苯并二恶英（PCDD ）和多氯代二苯并呋喃（PCDF） 是目前已知的毒性最大的有机氯 化合物。他们是两个系列的多氯 化物。其结构式为：
典型污染物在环境各圈层中的迁移转化
目录
CONTENTS
• 引言 • 大气圈层中的迁移转化 • 水圈层中的迁移转化 • 土壤圈层中的迁移转化 • 生物圈层中的迁移转化 • 污染物迁移转化的影响因素
01
CHAPTER
引言
污染物的定义与分类
定义
污染物是指进入环境后导致环境质量 恶化的物质。
分类
根据污染物的性质和来源，可以分为 无机污染物、有机污染物、放射性污 染物等。
城市生活
城市生活垃圾、污水等处理不当，也会对生物圈造成污染。
生物圈中污染物的迁移
01
空气传播
水体传播
02
03
土壤传播
一些气体和颗粒物可以通过空气 传播，从污染源扩散到其他地区， 影响生物圈的各个角落。
废水、雨水等可以通过河流、湖 泊等水体传播，将污染物带到更 远的地方。
土壤中的污染物可以通过雨水淋 溶、植物吸收等方式传播到其他 地区。
生物转化
污染物在微生物的作用下进行分解、代谢等生物 化学反应，转化为无害或低毒性的物质。
光解转化
某些污染物在光照条件下进行光化学反应，分解 为无害物质。
04
CHAPTER
土壤圈层中的迁移转化
土壤中污染物的来源
工业排放
工业生产过程中产生的废气、 废水和固体废弃物，通过排放
或泄漏进入土壤。
农业活动
农药、化肥和农用塑料薄膜等 农业投入品的不合理使用，导 致化学物质残留和污染。
污染物迁移转化的重要性
01
02
03
环境保护
了解污染物的迁移转化有 助于采取有效措施控制污 染，保护环境质量。
生态平衡
污染物的迁移转化可能对 生态系统产生影响，了解 其规律有助于维护生态平 衡。
典型污染物在环境各圈层中的转归与效应
典型污染物在环境各圈层中的转归与效应引言污染物是指那些不断通过人类活动排放到环境中的有害物质，包括大气、水体和土壤等环境。
典型的污染物主要包括大气中的二氧化硫、氮氧化物、水体中的重金属、有机物和土壤中的农药等物质。
这些污染物在环境中的转归和对环境的影响备受关注。
本文将重点讨论这些污染物在不同环境圈层中的转归和效应。
大气中的典型污染物二氧化硫二氧化硫主要来自燃煤、石油等燃烧过程，通过大气向土壤和水体传播。
在大气中，二氧化硫易与水蒸气和氧气反应形成硫酸等强酸性物质，导致酸雨的形成，对植物和建筑物造成损害。
此外，二氧化硫还参与臭氧和颗粒物的生成，对人类健康和环境造成危害。
氮氧化物氮氧化物主要来自汽车尾气和工业排放，对大气和水质均有影响。
氮氧化物在大气中与挥发性有机物反应形成臭氧，对人类健康影响较大。
此外，氮氧化物还是水体中富营养化的主要原因之一，引起水华的产生，破坏水生态系统平衡。
水体中的典型污染物重金属重金属是水体中的重要污染物之一，主要来源于工业废水排放和农业面源污染。
重金属如铅、镉等对水生生物和人类健康具有较大危害。
它们在水环境中具有很强的持久性和蓄积性，易被生物富集，加重水体污染。
有机物有机污染物包括各类化学品，如农药、兽药和工业化学品等。
这些有机物对水生生物和人类健康危害较大，有些有机物还对生态系统造成严重危害。
它们在水体中转移速度较慢，易富集在生物体内，引起食物链中毒现象。
土壤中的典型污染物农药农药是影响土壤质量的重要因素之一，主要来源于农田施用。
农药中的有机氯、有机磷等成分易残留在土壤中，并渗入地下水和河流中造成污染。
农药对土壤生物和植物生长产生危害，也对人类健康构成威胁。
总结与展望不同环境圈层中的典型污染物具有不同的转归和效应，但它们都对环境和人类健康造成危害。
因此，应该积极采取有效措施减少污染物排放，保护和改善环境质量。
以上是关于典型污染物在环境各圈层中的转归与效应的讨论，希望对读者有所启发。
典型污染物在环境各圈层中的转归与效应概述
典型污染物在环境各圈层中的转归与效应概述一、引言污染物的释放已经成为当代社会面临的一个严峻问题。
各种污染物经过排放后会进入大气、水体和土壤等环境圈层，对生态系统及人类的健康造成危害。
本文将探讨典型污染物在环境中的传播、转移和效应，以及可能的应对措施。
二、大气环境中的污染物大气是典型污染物传播的重要介质之一，大气中的污染物主要包括二氧化碳、氮氧化物、臭氧和颗粒物等。
这些污染物通过空气传播，对空气质量和气候产生影响，加剧全球变暖等问题。
三、水体环境中的污染物水体是另一个容易受到污染物侵袭的环境圈层，水中的污染物包括重金属、有机污染物、化学物质等。
这些污染物会对水质产生影响，损害水生态系统，威胁人类饮用水安全。
四、土壤环境中的污染物土壤是污染物的另一主要殖身之所，土壤中的化学污染物如农药、重金属等会经过降解或迁移导致土壤退化，影响农作物生长，还可能转移至水体和植物中造成进一步危害。
五、污染物的生物富集效应部分污染物会在环境中富集，并通过食物链逐级向上转移，最终积累到高级食物链中，造成食物链中生物的富集，例如水中生物体内富集的汞会对食肉动物和人类造成毒害。
六、污染物对生态系统的影响污染物对生态系统的危害是综合而复杂的，除了直接影响生物生长繁衍外，还可能破坏物种的生态平衡，导致生物多样性降低，影响整个生态系统的健康。
七、应对污染物的措施为了减少污染物对环境的危害，采取有效的污染物控制和治理措施至关重要。
这包括加强污染源监管、推动清洁能源发展、实施循环经济等举措，共同维护地球生态系统的可持续发展。
八、结论污染物在环境各圈层中的传播和效应是一个复杂的系统工程，需要全社会共同努力，科学合理地管理和应对污染物，以保护人类和生态环境的健康。
NSAttributedString以上是典型污染物在环境各圈层中的转归与效应的概述，希望能为读者提供一些启发和思考。
环境化学全部ppt课件
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20世纪80年代：生命元素的生物地球化 学循环、化学品安全评价、全球变化及全球 性环境问题研究。
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2.环境化学的定义 环境化学：环境化学是一门研究有害化学物质在
环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控 制的化学原理和方法的科学。
13
第一章 绪 论
1
环境化学
2
环境污染物
14
1. 环境问题(Environmental Problems)
1.1环境污染（Environmental pollution)
环境污染: 由于人为因素使环境的构成或状态发
生变化，环境素质下降，从而扰乱了生态系统和人 们的正常生活条件和生产条件，就叫做环境污染。
为是怎样的？ 3.SO2及潜在有害物质在环境中经过迁移转化将会
产生哪些危害，其危害机制如何？ 4.如何预防酸雨的产生或减缓酸雨产生的危害？
29
4. 环境化学的研究特点 ●从微观的原子、分子水平上，研究宏观的环境现
象与变化的化学机制及其防治途径； ● 其核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和
效应。 ● 污染物种类众多，形态多变；浓度低；分布广泛，
第三阶段：90年代以来 巩固和发展“持续发展”的战略思想。 ——把环境保护与经济、社会协调发展。
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二、环境化学
1. 环境化学的发展 环境化学的发展：
孕育阶段：二次大战-1970年； 形成阶段：70-80年代； 发展阶段：80年代。
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二次大战-20世纪60年代：研究环境中农药 （有机氯）残留行为。《寂静的春天》-卡逊
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3. 环境化学的研究内容
有害物质在环境中存在的浓度水平和形态；
典型污染物在环境各圈层中的转归与效应精品PPT课件
❖土壤中PCBs的损失
– 生物降解和可逆吸附都不能造成PCBs的明显减少， – 挥发过程是引起PCBs损失的主要途径。
• PCBs的挥发速率随着温度的升高而升高，但随着土壤中粘土 含量和联苯氯化程度的增加而降低。
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③PCBs在水体中的迁移
❖水体中PCBs的来源
– 主要通过大气沉降和随工业、城市废水向河、 湖、沿岸水体的排放等方式进入水体。
– Poster等人研究表明: 雨水中只有9% 的PCBs 处于真正溶解状态，80%是束缚在亚微粒上的 吸附态。
15
① PCBs在大气中的迁移
❖大气中PCBs的损失途径
– 直接光解和与OH、NO3 等自由基及O3 作用。
• 全世界每年约有0.6%的PCBs由于OH 基反应而消失。
– 雨水冲洗和干、湿沉降。
❖水体中PCBs的存在形态
– 除小部分溶解外，大部分附着在悬浮颗粒物上， 最终沉降到底泥。
– 底泥中的ＰＣＢｓ含量一般要较上面的水体高 １～2数量级。
• 它是继1987年《保护臭氧层的维也纳公约》和 1992年《气候变化框架公约》之后，第三个具有 强制性减排要求的国际公约。
• 2004年6月25日，十届全国人大常委会第十次会 议批准公约；
• 2004年8月13日，我国政府向联合国交存了批准、 接受、核准和加入书。
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持久性有机污染物斯德哥尔摩公约 2004年11月11日起对我国生效
• 根据公约规定，缔约方须在公约对缔约方 生效当日起计的两年内制定国家实施方案 并尽快组织实施。
• 我国需要采取必要的法律和行政措施
– 禁止和消除有意生产的POPs的生产和使用， 并严格控制其出口；
– 促进包括最佳可行技术和最佳环境实践的应用； – 查明并以安全、有效和对环境无害化方式处置
典型污染物在环境各圈层中的迁移转化-PPT
环境污染领域中重金属元素一般是指对生 物有显著毒性的元素。如Hg、Cd、Pb、 Cr、Zn、Cu、Co、Ni、Sn、Ba、Ti
As、Be、Li、Se、B、Al 问题：水俣病、骨痛病分别是由什么引起 的？
重金属的污染特点
(Pollution Characteristic)：
1、形态多变； （有机态与无机态、不同 价态、溶解态、沉淀…… 2、金属有机态的毒性大于金属无机态； 3、价态不同毒性不同； 4、金属羰基化合物常常剧毒； 5、迁移转化形式多；
～40mg/kg (污染土壤可达550mg/kg) 海水0.001 ～0.008mg/kg 淡水：
人为源
农药：
砷酸铅、乙酰亚砷酸铜、亚砷酸钠、砷酸钙和 有机砷酸盐；甲胂酸、二次甲胂酸
砷的开采与冶炼： 矿山废水、工厂废水
化石燃料燃烧：
2、砷在环境中的迁移与转化
砷的存在形态：
五价砷：砷酸与砷酸盐 H3AsO4 H2AsO4— HAsO42—AsO43— 三价砷：亚砷酸及其盐 H3AsO3 H2AsO3— HAsO32— AsO33—
CH3HgCl为主。
烷基汞中，甲基汞、乙基汞、丙基汞为水 俣病的致病性物质。它们的主要存在形态 为氯化物，其次是溴化物、碘化物 ；四 个碳以上的烷基汞没有发现具在致病性。 厌氧和好氧条件下都可以产生甲基汞，但 在厌氧条件下，甲基汞进一步转化为二甲 基汞。 问题2、CH3HgCl与Hg(CH3)2比较哪个水 溶性强，哪个挥发性强，哪个更容易被生 物吸收？
2e 2e 2e
CH 3
CH 3 2 As(OH ) CH 3 3 AsO
CH 3
CH 3 3 As
3、砷的毒性与生物效应 三价无机砷毒性高于五价砷、溶解砷比不 溶性砷毒性高、能是因为前者较易吸收。 可 据报道，摄入As2O3剂量为70~180 mg时， 可使人 致死。 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，已经证明，亚 砷酸盐可减弱线粒体氧化磷酸 化反应，或 使之不能偶联。
《环境化学》第6章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应
《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层 中的转归与效应
第一节 重金属元素（Heavy Metals）
一、汞
Mercury
二、镉
Cadmium
三、铬
Chromium
四、砷
Arsenic
6-3
《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层 中的转归与效应
一、汞 (Hg) Mercury
1. 环境中汞的来源、分布与迁移
6-22
《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层 中的转归与效应
第一节 重金属元素（Heavy Metals）
一、汞
Mercury
二、镉
Cadmium
三、铬
Chromium
四、砷
Arsenic
6-23
《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层 中的转归与效应
三、铬 Chromium
1. 来源与分布
1953年在日本熊本县水俣湾附近的渔村，发现一种 中枢神经性疾患的公害病，称为水俣病。经过十年研究 于1963年从水俣湾的鱼、贝中分离出CH3HgCl结晶。并 用纯CH3HgCl结晶喂猫进行试验，出现了与水俣病完全 一致的症状。1968年日本政府确认水俣病是由水俣湾附 近的化工厂在生产乙醛时排放的汞和甲基汞废水造成的。 这是世界历史上首次出现的重大重金属污染事件。
6-11
《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层 中的转归与效应
甲基钴氨素的再生：水合钴氨素（H2OCoB12+）被辅 酶FADH2还原，使其中钴由三价降为一价，然后辅酶甲 基四氢叶酸(THFA-CH3)将正离子CH3+ 转移给钴，并从 钴上取得两个电子，以CH3-与钴结合，完成了甲基钴 氨素的再生，使汞的甲基化能够继续进行。
典型污染物在环境各圈层中的转归与效应
典型污染物在环境各圈层中的转归与效应典型污染物包括空气污染物、水体污染物和土壤污染物，它们在环境各圈层中的转归与效应对于人类的生存和健康具有重要意义。
首先，空气污染物是指大气中存在的有害物质，例如二氧化硫、氮氧化物、臭氧、颗粒物等。
这些污染物通常在工业排放、汽车尾气和能源生产过程中释放出来。
一旦排放到大气中，空气污染物会通过大气循环和沉降作用进一步传播和沉积。
在大气中，污染物的浓度和分布可以受到气候、地形和风向等因素的影响。
空气污染物的转归与效应在大气层中主要表现为光化学反应和气溶胶形成。
光化学反应是指太阳辐射和污染物之间的相互作用，产生臭氧和二次有机气溶胶等有害物质。
臭氧对人体健康有害，可以引发呼吸系统疾病和心血管疾病。
气溶胶是指悬浮在大气中的微小颗粒物，它们对能见度、气候变化和空气质量有重要影响，同时也对人体呼吸系统产生不良影响。
水体污染物是指排放到水体中的有害物质，例如重金属、有机污染物和营养盐等。
这些污染物通常来自工业废水、生活污水和农业面源污染等。
一旦进入水体，水体污染物会通过水流和沉积作用进一步传播和沉积。
在水体中，污染物的浓度和分布可以受到水流速度、水体深度和环境温度等因素的影响。
水体污染物的转归与效应在水体圈层中主要表现为生物富营养化和生物毒性。
生物富营养化是指水体中的营养盐过剩，导致蓝藻和水华等有害生物过度繁殖。
这些有害生物会消耗水中的氧气，导致水体缺氧，对水生生物造成危害。
生物毒性是指水体中存在的有毒有害物质对水生生物和人体健康的危害。
这些有毒有害物质可能通过生物累积，进而影响整个食物链。
土壤污染物是指排放到土壤中的有害物质，例如重金属、农药和化学物质等。
这些污染物通常来自工业废弃物、农业施肥和城市垃圾等。
一旦进入土壤，土壤污染物会通过土壤颗粒的吸附和水分的迁移进一步传播和沉积。
在土壤中，污染物的传播和沉积受到土壤组分和pH值等因素的影响。
土壤污染物的转归与效应在土壤圈层中主要表现为土壤质量下降和农产品安全问题。
环境化学完整ppt课件
土壤空气是存在于土壤孔隙中的气体，对 植物生长和土壤微生物活动有重要影响。
土壤污染及危害
重金属污染
主要来自工业废水、废气、废渣的排放，以及农药、化肥 的过度使用。重金属在土壤中难以降解，会通过食物链富 集，对人体健康造成危害。
有机物污染
主要来源于工业和城市污水、石油泄漏、农药使用等。有 机物污染会破坏土壤生态平衡，影响农作物产量和品质。
面临挑战和机遇探讨
复杂环境问题
随着工业化和城市化的加速，复合型、区域性环境问题日益突出 ，对环境化学提出更高要求。
新兴污染物研究
新型污染物如纳米材料、微塑料等的环境行为、生态效应和风险 控制成为研究热点。
国际合作与交流
全球环境问题需要加强国际合作与交流，共同应对挑战。
未来发展方向预测
01
绿色化学与可持续发展
自20世纪70年代以来，环境化学逐渐 成为一个独立的学科领域，随着环境 问题日益严重，环境化学的研究和应 用也越来越受到重视。
环境化学研究内容
01
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03
04
环境中化学物质的来源、分布 和归宿
化学物质在环境中的迁移、转 化和降解过程
化学物质对生物和生态系统的 毒性效应和风险评估
环境污染的监测、治理和修复 技术
生物转化
土壤中的微生物、植物根系等生物因素会对污染 物进行降解、转化或吸收。生物转化是土壤中污 染物去除的重要途径之一。
05
生物体内污染物质运输与转化
生物体内污染物质来源及危害
工业排放
废气、废水和固体废弃物中的 重金属、有机物等污染物，通
过食物链进入生物体内。
农业活动
农药、化肥的过度使用，导致 土壤、水源污染，进而影响生 物体。
《环境化学课件》PPT课件
水体污染
工业废水、生活污水等 排放到水体中的污染物 ，通过饮水和食物链进
入生物体。
土壤污染
农药、重金属等污染物 在土壤中积累，通过食
物链进入生物体。
其他途径
包括食物摄入、皮肤接 触等途径，使污染物进
入生物体。
生物体内污染物质转化与排泄机制
01
生物转化
生物体内的酶系统可将污染物转化为低毒或无毒的代谢产物，如肝脏中
化学法
包括中和、氧化还原、电解和混凝等。
生物法
利用微生物的代谢作用，将有机物转化为无害物质，包括活性污泥 法、生物膜法和厌氧生物处理法等。
土壤污染治理技术与方法
物理化学修复技术
包括土壤淋洗、土壤固化/稳定化、热脱附和电动 修复等。
生物修复技术
利用微生物或植物对土壤中的污染物进行降解、 转化或固定，包括微生物修复和植物修复等。
REPORT
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CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMARY
目录
CONTENTS
• 环境化学概述 • 大气环境化学 • 水环境化学 • 土壤环境化学 • 生物体内污染物质运动过程及毒性效
应 • 环境污染治理技术与方法
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
危害
影响水生生物生存、破坏水生态平衡、危害人类健康等。
水环境化学原理
1 2
水中的化学反应
酸碱反应、沉淀溶解反应、氧化还原反应等。
水质指标与标准
pH值、溶解氧、化学需氧量、生物需氧量等。
3
水处理原理与技术
物理处理、化学处理、生物处理等。
REPORT
典型污染物在环境各圈层中的转归与效应
3、甲基汞脱甲基化与汞离子还原 湖底沉积物中甲基汞可以被假单胞菌属细菌降解而转
化为甲烷和汞。也可将Hg2＋还原为金属汞。 CH3Hg＋＋2H → Hg＋CH4＋H＋ HgCl2＋2H → Hg＋2HCl
汞在环境中的循环如下图所示：
二、砷
1、来源 ① 自然存在的矿物 ② 工业排放 ③ 农业使用砷酸铅、砷酸钙
POPs物质在低浓度时也会对生物体造成伤害,例如,二恶英类物质 中最毒者的毒性相当于氰化钾的1000倍以上,号称是世界上最毒的化 合物之一, 每人每日能容忍的二恶英摄入量为每公斤体重1pg , 二恶英 中的2,3,7,8-TCDD只需几十皮克就足以使豚鼠毙命,连续数天施以每公 斤体重若干皮克的喂量能使孕猴流产。POPs物质还具有生物放大效 应, POPs也可以通过生物链逐渐积聚成高浓度,从而造成更大的危害。
各种形态汞在水中稳定范围
2、汞的甲基化 在天然环境中某些无机形态的金属元素能转化为有机金属
化合物，其中主要过程为环境甲基化，又叫生物甲基化。 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。
CH3CoB12 + Hg2+ + H2O → H2OCoB12+ CH3Hg+
甲基钴氨素的再生： 水合钴氨素（H2OCoB12）
一般有机汞的挥发性大于无机汞，有机汞中又以甲 基汞和苯基汞的挥发性最大。无机汞中以碘化汞挥发性 最大，硫化汞最小。气相汞的最后归趋是进入土壤和海 底沉积层。
汞在环境中的迁移、 转化与环境（特别是 水环境）的电位和pH 值有关。从图可以看 出，液态汞和某些无 机汞化合物，在较宽 的pH和电位条件下， 是稳定的。
A可sO溶43性-吸A附s含交量换上能升力。大于AsO33-，所以As吸附量下降，
环境化学第六章污染物在环境各圈的迁移转化
三．表面活性剂的来源、迁移与转化 由于它含有很强的亲水基团，不仅本身亲水，也使其他不溶 于水的物质分散于水体，并可长期分散于水中，而随 水流迁移。只有当它与水体悬浮物结合凝聚时才沉入水底。 四．表面活性剂的降解 表面活性剂进入水体后，主要靠微生物降解来消除。但是 表面活性剂的结构对生物降解有很大影响。 ①阴离子表面活性剂 其微生物降解顺序为
(4)汞的生物效应
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。其 中半胱氨酸和白蛋白与甲基汞和汞的络合物相当稳定。 由于烷基汞具有高脂溶性，且它在生物体内分解速度缓慢(其分 解半衰期约为70d)，因此烷基汞比可溶性无机汞化合物的毒性 大10-100倍。 水生生物富集烷基汞比富集非烷基汞的能力大很多。
2 寿命
（3）卤化物在大气中的转化①对流层中的转化：含氢卤代 烃与HO自由基的反应是它们在对流层中消除的主要途径。 卤代烃消除途径的起始反应是脱氢。 CHCl3十HO•→H2O十•CCl3 •CCl3自由基再与氧气反应生成碳酰氯(光气)和ClO•： •CCl3十O2→COCl2十ClO• 光气在被雨水冲刷或清除之前，将一直完整地保留着， 如果清除速度很慢，大部分的光气将向上扩散，在平流层 下部发生光解；如果冲刷清除的速度很快，光气对平流层 的影响就小。 ClO•可氧化其他分子并产生氯原子。在对流层中，NO 和H2O可能是参与反应的物质： ClO •十NO →Cl+ NO2 3ClO •十H2O →3C1 •十2HO •十O2 多数氯原子迅速和甲烷作用： Cl•十CH4→HCl+ •CH3 氯代乙烯与HO基反应将打开双键，让氧加成进去。如全氯 乙烯可转化成三氯乙酰氯： C2Cl4十[O] →CCl3COCl
环境化学PPT课件
南宁市区 28.8 8.48 15.7 45.8 19.9 0.9 11.8 9.6 1985-1986
日本神户
19.5
31 18 31 6.5 3.5 15 3 52 4.30
50 12 22 5 16 6 2 114 3.94
31 28 21 3.5 3.5 24 2 39 4.41
19 10 21 11.5 5 24 39 19 7.5 3
－ － 11 4.96 － － 40 4.4
注：本2表021摘/8/6自唐孝炎，1990。
环境化学
第一章 绪论
第一节 环境化学
一、环境问题
二、环境化学
第二节 环境污染物
一、环境污染物的类别
二、环境效应及其影响因素
三、环境污染物在环境各圈的迁移转化过程简
介
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1
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2
表1－1环境化学分支学科划分
研究领域 环境分析化学
分支学科 环境有机分析化学 环境无机分析化学
大气环境化学
季节 气温 湿度 日光 臭氧浓度 出现时间 毒性
发 生 较 早 (1873) ， 至 今 已 多 次 出 现 颗粒物、SO2、硫酸雾等 煤
冬季 低(4℃以下) 高 弱 低 白天夜间连续 对呼吸道有刺激作用，严重时导 致死亡
发生较晚(1946)，发生光化学反应 碳氢化合物、NOx、O3、PAN、醛 类等 汽油、煤气、石油
各圈层的环境化学
水环境化学
土壤环境化学
环境生态化学①
大气污染控制化学
环境工程化学
水污染控制化学
固体废物污染控制化学
注： ①“环境生态学也可列为平行的另一个分支学科
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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。
（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。
H3AsO4 + 2H+ + 2e
甲基钴胺素
H3AsO3
甲基钴胺素
CH3AsO(OH)2
H3AsO3 + H2O
CH3AsO(OH)2
(CH3)2AsO(OH)
(CH3)2AsO(OH) + 4H+ +4e
(CH3)2AsH- 2H2O
（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；
一个氯原子进入链式反应能破坏数以千计的臭氧分子，直 至氯化氢到达对流层，并在降雨时被清除。
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。
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。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）
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。
• 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
CH3CoB12 +Hg2+ +H2O H2OCoB12 +2CH3Hg＋ 2CH3CoB12 +Hg2+ +H2O H2OCoB12 +（CH3）2Hg＋
3、甲基汞脱甲基化与汞离子还原
Cl • CH 4 CCl3 • Cl •
②平流层中的转化
CCl4 h CCl3 • Cl •
Cl • O3 ClO • O2
O3 h O2 O •
O • ClO• Cl • O2
上述反应除去两个O3，同时又生成了氯原子。
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·
长期接触无机砷会对生物体内的许多器官产生影响。
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。
（2）卤代烃的主要来源
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。
汞及其化合物的性质
• 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 • 在环境和生物体内具有较大的迁移和分配能力。
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是两性化
脱氢： CHCl3 HO• H2O CCl3 •
• CCl3 ·再与氧气反应生成碳酰氯（光气）
CCl3 • O2 COCl2 ClO •
• ClO ·可氧化其他分子产生氯原子
ClO • NO Cl • NO2 3ClO • H2O 3Cl • 2HO • O2 多数氯原子迅速和甲烷作用
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 +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。
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。
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