《典型污染物在环境各圈层中的转归与效应》重点习题及参考答案
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。
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
第六章典型污染物在环境各圈层中的转归与效应一、名词解释表面活性剂二、填空1、PAH在紫外光照射下很容易光解和氧化。
也可以被微生物降解。
2、气相汞的最后归趋是进入土壤和海底沉积物。
3、无机砷可以抑制酶的活性，三价无机砷可以与蛋白质的巯基反应。
4、含氢卤代烃与OH-自由基的反应是它们在对流层中消除的主要途径。
5、表面活性剂的生物降机理主要是烷基链上的甲基氧化（ω氧化）、β氧化、芳香环的氧化降解和脱磺化。
6、水中PCBs浓度为10-100ug/L时，便会抑制水生植物的生长；浓度为0.1-1.0ug/L时，会引起光合作用减少。
7、PCBs在环境中的主要转化途径是光化学分解和生物转化。
三、多项选择1、下列PCBs中，最不易被生物降解的是 D 。
A、联苯B、四氯联苯C、三氯联苯D、六氯联苯2、表面活性剂含有很强的 B ，容易使不溶于水的物质分散于水体，而长期随水流迁移。
A、疏水基团B、亲水基团C、吸附作用D、渗透作用3、氟利昂主要来源于ABCD 。
A、制冷剂B、飞机推动剂C、塑料发泡剂D、火山爆发四、简答题1.砷在环境中存在的主要化学形态有哪些？其主要转化途径有哪些？2.为什么Hg2+能在人体内长期滞留？举例说明它们可形成哪些化合物？3.简述多氯联苯PCBs在环境中的主要分布、迁移与转化规律。
4.表面活性剂有哪些类型？对环境和人体健康的危害是什么？5.根据多环芳烃形成的基本原理，分析讨论多环芳烃产生与污染的来源有哪些？6.试述PCDD是一具有什么化学结构的化合物？并说明其主要污染来源。
环境化学重点 课后习题解答 试题
第一章绪论1、环境化学研究的内容；主要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。
2、环境污染；由于认为因素使环境的构成或状态发生变化，环境素质下降，从而扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活和生产条件。
3、环境污染物：是环境化学研究的对象，进入环境后使环境的正常组成和性质发生改变，直接或间接有害于人类与生物的物质。
4、优先污染物；指在众多污染物中筛选出的潜在危险大因而作为优先研究和控制对象的污染物。
5、环境效应；是指由环境变化而产生的环境效果6、环境效应化学：在多种环境条件的影响下，物质之间的化学反应所引起的环境效果。
第二章大气环境化学1、一次污染；是指污染物由污染源直接排入环境所引起的污染2、二次污染；是由一次污染物经化学反应形成的污染物如CO,SO2,NO3、辐射逆温；晴朗平静的夜晚，地面因辐射而失去热量，近地气层冷却强烈，较高气层冷却较慢，形成从地面开始向上气温递增。
4、地形逆温；由于山坡散热快，冷空气山坡下沉到谷地，谷底原来的较暖空气被冷空气抬挤上升，从而出现气温的倒置现象。
5、温室效应；大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，6、光量子产率；化学物质吸收光量子后，所产生的光物理过程或光化学过程相对效率。
7、气温垂直递减率气温随高度的变化通常以气温垂直递减率(Г)表示，即每垂直升高100m，气温的变化值：T－绝对温度，K；Z－高度。
8、光化学反应；物质一般在可见光或紫外线的照射下而产生的化学反应。
9、气溶胶；由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系。
10、酸雨；被大气中存在的酸性气体污染，pH小于5.65的酸性降水。
11、湿沉降；下雨时，高空雨滴吸收包含酸性物质继而降下时再冲刷酸性物质降到地面。
12、干沉降：不下雨时，大气中酸性物质可被植被吸附或重力沉降到地面。
环境化学(戴树桂)课后习题参考答案
中科院研究生院硕士研究生入学考试《环境化学》考试大纲1．2．《环境化学》考试大纲适用于中国科学院研究生院环境科学专业硕士研究生入学考试。
《环境化学》是环境科学与工程类专业的重要基础课程，包括了环境化学研究的容、特点和发展动向，主要环境污染物的类别和它们在环境各圈层中的迁移转化过程，典型污染物在环境各圈层中的归趋和效应。
本考试大纲侧重于环境污染化学，着重于各类有害物质在环境介质中的存在、行为、效应以及减少或消除其产生的理论和方法。
主要容包括水环境化学、大气环境化学、土壤环境化学及化学物质的生物效应与生态效应等经典容。
对其中有机污染物的归趋模式、金属离子的存在形态及生物效应、化学物质结构与毒性关系，污染物的生物效应和生物浓缩机制以及全球围的温室效应、酸雨、臭氧层破坏等环境问题需加以重点掌握。
要求考生掌握基本概念、基本原理和计算方法，并具备综合运用所学知识分析和解决实际环境问题的能力。
考试容：环境化学发展及基本容1．环境化学基本概念、发展动向、研究容及热点问题水环境化学3．天然水的基本特征组成；4．水体无机污染物的迁移转化。
着重配合作用、氧化-还原作用、沉淀和溶解、水体颗粒物的吸附作用等基本原理及其实际应用。
5．水体有机污染物的迁移转化：环境行为与归趋模式。
着重分配作用、挥发作用、水解作用等典型机制与迁移转化模式。
6．水体的富营养化问题：水体富营养化；水体富营养化的机理；营养物质的来源；富营养化的影响因素；湖水的营养化程度；水体富营养化的危害及其防治对策。
大气环境化学7．大气中污染物的特征；8．大气中污染物的迁移和转化(温室效应；气相大气化学：光化学反应、光化学烟雾、臭氧层的形成与耗损化学；液相大气化学：酸沉降化学、大气中液相反应；大气颗粒物化学)；9．重要的大气环境化学问题：光化学烟雾的定义、特征及形成条件；光化学烟雾主要参与物质；光化学烟雾形成机理；光化学烟雾危害及防治；光化学烟雾与硫酸型烟雾的对比；太阳和地球辐射间的能量平衡；温室气体；温室效应；全球变暖及防治对策；降水的化学组成；酸雨的形成；酸雨的影响因素；酸雨的危害及防治；大气平流层的组成；臭氧层的形成和耗损的化学反应；臭氧洞的危害；臭氧层破坏现状及防治。
【环境化学】第5.1章 多介质转归——典型污染物在环境各圈层中的 转归与效应
第五章典型污染物在环境各圈层中的转归与效应污染物在大气圈－水圈－土壤（岩石）圈－生物圈之间的交换和环境效应5.典型污染物在环境各圈层中的转归与效应⏹5.1 自然界中的能量流动和物质循环⏹5.2 重金属元素在各圈层中的转归与效应⏹汞⏹砷⏹5.3 有机污染物在各圈层中的转归与效应⏹有机氯代物⏹多环芳烃⏹表面活性剂5.1 自然界中的能量流动和物质循环⏹5.1.1 地球系统的能量流动和物质循环⏹5.1.2 水的循环⏹5.1.3 碳的循环⏹5.1.4 污染物在环境中的迁移和分布一、生态系统中能量流动和物质循环能量守恒定律物质不灭定律二、物质的地球化学循环(1) 循环方式贮存量通量(2) 相关物理量⏹贮存量⏹通量或输入（输出）速率⏹源－源强⏹汇－汇强⏹停（滞）留时间(3) 实例：铜在各圈层中的数量⏹储层质量（g ）⏹大气（1 ） 2.9 ×108⏹海洋（2 ） 3.5 ×1014⏹岩石（3 ） 1.3 ×1021⏹沉积物（4 ） 6.9 ×1019⏹土壤和植物（5 ） 6.0 ×1015(3) 实例：铜在各圈层（源和汇）之间迁移的速率(3)实例：铜在各圈层中的停留时间⏹大气中为6 天⏹海水中为420 年⏹土壤和植物中为7000 年，⏹海底沉积物中为107年，⏹岩石中为109年三、物质的生物地球化学循环将物质在生态系统中的循环和物质地球化学循环加以综合考虑，称为生物地球化学循环。
生物地球化学循环中除地质系统、化学系统外，还包含着生物系统。
例如：细胞原生质的主要元素成分⏹含量最多元素：碳、氢、氧、氮等约占总质量的98％；⏹含量少的元素：磷、硫、氯、钠、钾、镁、钙、铁等；⏹含微量的元素：铜、锰、锌、硼、钼、碘等。
5.1自然界中的能量流动和物质循环⏹5.1.1 地球系统的物质循环和能量流动⏹5.1.2 水的循环⏹5.1.3 碳的循环⏹5.1.4 污染物在环境中的迁移和分布5.1.2 水的循环一、二、水在地球表层的循环5.1自然界中的能量流动和物质循环⏹5.1.1 地球系统的物质循环和能量流动⏹5.1.2 水的循环⏹5.1.3 碳的循环⏹5.1.4 污染物在环境中的迁移和分布一、地球系统中碳的分布⏹地球上的碳主要集中在岩石之中，⏹石灰岩中的碳（约占岩石层中总碳的3/4）主要以石灰石（CaCO3）和白云石（CaCO3·MgCO3）形态存在；⏹沉积性页岩中的碳（约占岩石层中总碳的1/4）主要以分散性有机物形态存在。
环境化学总复习题(附答案但不完全)解析
《环境化学》总复习题第一章绪论一、填空1、造成环境污染的因素有物理、化学和生物的三方面，其中化学物质引起的约占80%-90%。
2、污染物的性质和环境化学行为取决于它们的化学性质和在环境中的迁移。
3、环境中污染物的迁移主要有机械、物理化学和生物三种方式。
4、人为污染源可分为工业、农业、交通运输和生活。
二、选择题1、属于环境化学效应的是CA热岛效应 B温室效应 C土壤的盐碱化 D噪声2、五十年代日本出现的痛痛病是由A污染水体后引起的。
A CdB HgC PbD As3、五十年代日本出现的水俣病是由B污染水体后引起的。
A CdB HgC PbD As三、问答题1、环境中主要的化学污染物有哪些？2、举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。
第二章大气环境化学一、填空1、写出下列物质的光离解反应方程式（1）NO2 + hνNO + O·（2）HNO2 + hνHO·+ NO 或HNO2 + hνH·+ NO2（3）HNO3 + hνHO·+ NO2（4）H2CO + hνH· + HCO·或H2CO + hνH2+ CO2、大气中的NO2可以转化为HNO3、N2O5和N2O3。
3、碳氢化合物是大气中的重要污染物，是形成光化学烟雾的主要参与者。
4、乙烯在大气中与O3的的反应机理如下：O3 + CH2 == CH2H2CO+H2COOCH2(O3)CH25、大气颗粒物的去除与颗粒物的粒度和_化学性质_有关，去除方式有干沉降和湿沉降。
6、制冷剂氯氟烃破坏臭氧层的反应机制是：CFmCln + hv CFmCln-1 + Cl·Cl·+ O3O2 + ClO·ClO·+O O2 + Cl7、当今世界上最引人瞩目的几个环境问题_温室效应_、_臭氧层破坏_、_光化学烟雾_等是由大气污染所引起的。
8、许多大气污染事件都与逆温现象有关，逆温可分为_辐射逆温_、_平流逆温_、_融雪逆温和地形逆温_。
(环境管理)《典型污染物在环境各圈层中的转归与效应》重点习题及参考答案
《典型污染物在环境各圈层中的转归与效应》重点习题及参考答案1．为什么Hg 2+和CH 3Hg +在人体内能长期滞留？举例说明它们可形成哪些化合物？这是由于汞可以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。
此外，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 ），因而会在人体内长期滞留。
Hg 2+和CH 3Hg + 可以与羟基、组氨酸、半胱氨酸、白蛋白形成络合物。
甲基汞能与许多有机配位体基团结合，如—COOH 、—NH 2、—SH 、以及—OH 等。
2．砷在环境中存在的主要化学形态有哪些？其主要转化途径有哪些？砷在环境中存在的主要化学形态有五价无机砷化合物、三价无机砷化合物、一甲基胂酸及其盐、二甲基胂酸及其盐、三甲基胂氧化物、三甲基胂、砷胆碱、砷甜菜碱、砷糖等。
砷的生物甲基化反应和生物还原反应是砷在环境中转化的重要过程。
主要转化途经如下：3．试述PCDD是一类具有什么化学结构的化合物？并说明其主要污染来源。
（1）PCDD这类化合物的母核为二苯并一对二噁英，具有经两个氧原子联结的二苯环结构。
在两个苯环上的1，2，3，4，6，7，8，9位置上可有1－8个取代氯原子，由氯原子数和所在位置的不同可能组合成75种异构体，总称多氯联苯并一对二噁英。
其结构式如右：（2）来源：①在焚烧炉内焚烧城市固体废物或野外焚烧垃圾是PCDD的主要大气污染源。
例如存在于垃圾中某些含氯有机物，如聚氯乙烯类塑料废物在焚烧过程中可能产生酚类化合物和强反应性的氯、氯化氢等，从而进一步生产PCDD类化合物的前驱物。
除生活垃圾外，燃料（煤，石油）、枯草败叶（含除草剂）、氯苯类化合物等燃烧过程及森林火灾也会产生PCDD类化合物。
②在苯氧酸除草剂，氯酚，多氯联苯产品和化学废弃物的生产、冶炼、燃烧及使用和处理过程中进入环境。
③另外，还可能来源于一些意外事故和战争。
4．简述多氯联苯（PCBs）在环境中主要分布、迁移与转化规律。
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
1、表面活性剂的分类
表面活性 剂的疏水基团主 要是含碳氢键的 直链烷基、烷基 苯基以及烷基萘 基等，其性能差 别较小，其亲水 基团部分差别较 大。
2021/1/16
表面活性剂
按
阴离子表面活性剂
亲
水
基
阳离子表面活性剂
团
结
构
两性表面活性剂
和
类
型
非离子表面活性剂
2、表面活性剂的来源、迁移与转化
b.转化
多氯联苯
在 环 境 中 的 转 化
2021/1/16
光化学分解 生物转化
3、多氯联苯的毒性与效应
水中PCBs浓度为10-100ug/L时，便会抑制水生 植物的生长；浓度为0.1-1.0ug/L时，会引起光合 作用减少。而较低浓度就可改变物种的群落结构和 自然海藻的总体组成。
PCBs对哺乳动物的肝脏可诱导 出一系列症状，如腺瘤及癌症的发 展。PCBs进入人体后，可引起皮肤 溃疡、痤疮、囊肿及肝损伤、白细 胞增加等症，而且除可以致癌外， 还可以通过母体转移给胎儿致畸。
2021/1/16
PCBS造成非洲 爪蟾变态发育
由于PCBs在环境中很难降解，污 染控制与治理也很困难。目前唯一的处 理方法是焚烧，但由于多氯联苯中常含 有杂质——多氯代二不苯并二恶英（强 致癌物质），而焚烧多氯联苯可以产生 多氯代二苯并二恶英，所以焚烧处理亦 并非良策。
2021/1/16
多氯代二苯并二恶英和多氯代二 苯并呋喃
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。
(NEW)戴树桂《环境化学》(第2版)笔记和课后习题(含考研真题)详解
国际上较为重视元素（尤其是碳、氮、硫、磷）的生物地球化学循环及 其相互耦合的研究；化学品安全评价；臭氧层破坏以及气候变暖等全球 变化问题。我国优先考虑的环境问题中与环境化学密切相关的是：以有 机物污染为主的水质污染；以大气颗粒物和二氧化硫为主的城市空气污 染；工业有毒有害废弃物和城市垃圾对大气、水和土地的污染等。
图1－6 汞在环境各圈层的迁移转化过程 汞在环境中的存在形态有金属汞、无机汞化合物和有机汞化合物三种。 在好氧或厌氧条件下，水体底质中某些微生物能使二价无机汞盐转变为 甲基汞和二甲基汞。甲基汞脂溶性大，化学性质稳定，容易被鱼类等生 物吸收，难以代谢消除，能在食物链中逐级放大。甲基汞可进一步转化 为二甲基汞。二甲基汞难溶于水，有挥发性，易散逸到大气中，容易被 光解为甲烷、乙烷和汞，故大气中二甲基汞存在量很少。在弱酸性水体 （pH4～5）中，二甲基汞也可转化为一甲基汞。
第一章 绪 论 1.1 复习笔记 【知识框架】
【重点难点归纳】 一、环境化学 1．环境问题 环境污染是指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，从而扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活和生产条件的过程。 造成环境污染的因素有物理的、化学的和生物的三方面，其中化学的为 主要因素。 2．环境化学 环境科学是指在原有各相关学科的基础上产生了一门以研究环境质量及 其控制和改善为目的的综合性新学科。它主要是运用自然科学和社会科 学有关学科的理论、技术和方法来研究环境问题。 （1）环境化学的任务、内容与特点 ①环境化学的学科定义
（1）在20世纪60年代，人们把环境问题只当成一个污染问题，认为环 境污染主要指城市和工农业发展带来的对大气、水质、土壤、固体废弃 物和噪声污染。对土地沙化、热带森林破环和野生动物某些品种的濒危 灭绝等并未从战略上重视，明显没有把环境污染与自然生态、社会因素 联系起来。
环境化学第5章典型污染物转归与效应
支链烷基、烷基苯基以及烷基萘基等，性能差别较小。
2.4.1 表面活性剂的分类
表面活性剂按亲水基团结构和类型可分为四种：
阴离子表面活性剂：如肥皂、烷基苯磺酸钠。
阳离子表面活性剂：如溴化十六烷基三甲基铵。
火山爆发；制冷剂、飞机推动剂、塑料发泡剂 ③四氯化碳（CCl4）：工业溶剂、灭火剂、干洗剂；氟利 昂的主要原料 ④甲基氯仿（CH3CCl3）：去油剂和干洗剂 ⑤ CHF2Cl（CFC-22）：致冷剂和发泡剂
（3）卤代烃在大气中的转化
· 3与O2反 CCl
应生成碳酰氯 ①对流层中的转化：与HO· 的反应是主要消除途径 和ClO· ClO· 还原 CHCl3 + HO· → H2O + · 3 CCl · 3 + O2 →COCl2 + ClO· CCl 并产生氯 原子
是最早被发现和研究的化学致癌物。
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2.3.1多环芳烃的结构与性质
PAH是指两个以上苯环连在一起的化合物。
①非稠环型，苯环与苯环之间各由一个碳原子相连，如联 苯、联三苯等； ②稠环型，两个碳原子为两个苯环所共有，如萘、蒽等。
2.3.2多环芳烃的来源与分布
（1）天然源：
陆地和水生植物、微生物的生物合成，森林、草原
②氯酚：PCDD 、PCDF是氯酚生产的副产物。 ③多氯联苯产品 ④其他行业(如造纸、汽车、钢铁等)的“三废”中 （3）迁移、转化 地表径流和生物富集是PCDD、PCDF重要的迁移方 式。光化学分解是PCDD、PCDF重要的转化途径。
2.3多环芳烃(PAH)
多环芳烃是一大类广泛存在于环境中的有机污染物，也
的形式进入环境（氯碱工业）。
★ （2）挥发性 汞最大的特点是可以以零价形态存在于大气、土壤 和天然水中。汞及其化合物均具有一定的挥发性。 汞及其化合物挥发程度与化合物的形态及在水中的溶
典型污染物在环境各圈层中的转归与效应.
19
空气
土壤
水 水生生物
动物 肉蛋奶等
人类
植物
PCBs在环境中的转移路线
20
④ PCBs在环境中的转化
PCBs在环境中的转化降解非常缓慢 光化学分解
Safe等人研究了PCBs在波长280－320nm的紫外光下的光化学分 解及其机理，认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。
• 1968年日本米糠油事件
– 油生产过程中，作为传热介质的PCBs造成油污染 – 22人死亡，1800多人受害
• 对水生植物的效应
– PCBs 10－100μ g/L时，抑制水生植物的生长； – PCBs 0.1-1.0μ g/L时，引起光合作用减少。
• 对各种动物的效应
– 大多数鱼种对PCBs都很敏感。 – 鸟类吸收PCBs后可引起肾、肝的扩大和损坏，内部出血，脾脏衰弱 等。 – PCBs可使水中的家禽的蛋壳厚度变薄。 – PCBs对哺乳动物的肝脏可诱导腺瘤及癌症的发展。
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
一、汞、砷 二、汞、砷
第二节 有机污染物
一、有机卤代物
1.有机卤代物 2.多氯联苯(PCBs) 3.多氯代二苯并二恶英/呋喃(PCDD/PCDF)
二、多环芳烃(PAHs) 三、表面活性剂
1
一、有机卤化物 2．多氯联苯(PCBs)
• PCBs曾被作为热交换剂、润滑剂、变压器和电容 器内的绝缘介质、增塑剂，以及阻燃剂等重要的 化工产品，广泛应用于电力工业、塑料加工业、 化工和印刷等领域。 • PCBs是目前国际上关注的12种持久性有机污染物 (POPs)之一。
《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。
第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应
汞在环境中的循环
镉
1.痛痛病事件 2.镉的环境分布和污染来源 3.镉污染的特点 特4.点镉1的：毒在性环境中容易形成配合物或螯合物； 容易在体内的肾脏、肝脏等部位积聚，对人体的肾脏、肝脏、 特骨点骼2、：血价液态系总统是等保都持有在较+2大价的，损随害着作水用体，环还境能氧破化坏还人原体性的新 陈和代p谢H。的变化，受影响的只是与Cd2+相结合的基团。 特点3：水体底泥对镉有较强的吸附作用。
多环芳烃能以气态或者颗粒态存在于大气、水、植 物、土壤中。
大气中的PAHs一部分由于发生光解被降解或者形成 另一种形态的PAHs；一部分由大气条件和气象条件 的支配沉降到水体和土壤中；剩余的PAHs被植物和 动物所吸收。
多环芳烃（PAHs））在环境中的迁移与转化
尽管在任一介质中，多环 芳烃都会发生光解、生物 降解等反应，但由于其持 久性的特性，能长时间地 停留在环境中，并且在不 同介质间相互迁移转化。
ß氧化
降解R机CHR理2C(CHH2C2)H2C2CHH2芳C=CO香HO分使-HCO族-子末SHCS氧C中端ooAA化的第(辅 + 物酶2羧二HA的)酸个H氧R在碳2OCH化辅键2R(降CC酶断HH解2裂A2)C2的HC的H2OC作2O过HHC--S用C程CHo下2A-OC+被-SHC氧2oOA化，
汞在土壤中的迁移转化
甲基钴胺素有红色和黄色两种，可以相互转换，这两种甲基 钴胺素均能与Hg2+（如双醋酸汞）反应生成甲基汞：
以上反应无论在好氧条件还是在厌氧条件下，厌氧条件下转 化为二甲基汞，好氧条件下转化为一甲基汞。只要有甲基钴 胺素存在，在微生物作用下反应就能实现，故甲基钴胺素是 汞生物甲基化的必要条件，
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，
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《典型污染物在环境各圈层中的转归与效应》
重点习题及参考答案
1．为什么Hg 2+和CH 3Hg +在人体内能长期滞留？举例说明它们可形成哪些化合物？
这是由于汞可以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。
此外，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 ），因而会在人体内长期滞留。
Hg 2+和CH 3Hg + 可以与羟基、组氨酸、半胱氨酸、白蛋白形成络合物。
甲基汞能与许多有机配位体基团结合，如—COOH 、—NH 2、—SH 、
以及—OH 等。
2．砷在环境中存在的主要化学形态有哪些？其主要转化途径有哪些？
砷在环境中存在的主要化学形态有五价无机砷化合物、三价无机砷化合物、一甲基胂酸及其盐、二甲基胂酸及其盐、三甲基胂氧化物、三甲基胂、砷胆碱、砷甜菜碱、砷糖等。
砷的生物甲基化反应和生物还原反应是砷在环境中转化的重要过程。
主要转化途经如下：
3．试述PCDD是一类具有什么化学结构的化合物？并说明其主要污染来源。
（1）PCDD这类化合物的母核为二苯并一对二噁英，具有经两个氧原子联结的二苯环结构。
在两个苯环上的1，2，3，4，6，7，8，9位置上可有1－8个取
代氯原子，由氯原子数和所在位置的不同可能组合成75
种异构体，总称多氯联苯并一对二噁英。
其结构式如右：
（2）来源：①在焚烧炉内焚烧城市固体废物或野外焚
烧垃圾是PCDD的主要大气污染源。
例如存在于垃圾中
某些含氯有机物，如聚氯乙烯类塑料废物在焚烧过程中可能产生酚类化合物和强反应性的氯、氯化氢等，从而进一步生产PCDD类化合物的前驱物。
除生活垃圾外，燃料（煤，石油）、枯草败叶（含除草剂）、氯苯类化合物等燃烧过程及森林火灾也会产生PCDD类化合物。
②在苯氧酸除草剂，氯酚，多氯联苯产品和化学废弃物的生产、冶炼、燃烧及使用和处理过程中进入环境。
③另外，还可能来源于一些意外事故和战争。
4．简述多氯联苯（PCBs）在环境中主要分布、迁移与转化规律。
（1）分布：由于多氯联苯挥发性和水中溶解度较小，故其在大气和水中的含量较少。
近期报导的数据表明，在地下水中发现PCBs的几率与地表水中相当。
此外，由于PCBs易被颗粒物所吸附，故在废水流入河口附近的沉积物中，PCBs 含量较高。
水生植物通常可从水中快速吸收PCBs，其富集系数为1×l04～l×l05。
通过食物链的传递，鱼体中PCBs的含量约在l～7mg/kg范围内（湿重）。
在某些国家的人乳中也检出一定量的PCBs。
（2）迁移：PCBs主要在使用和处理过程中，通道挥发进入大气，然后经干、湿沉降转入湖泊和海洋。
转入水体的PCBs极易被颗粒物所吸附，沉入沉积物，使PCBs大量存在于沉积物中。
虽然近年来PCBs的使用量大大减少，但沉积物中的PCBs仍然是今后若干年内食物链污染的主要来源。
（3）转化：PCBs由于化学惰性而成为环境中持久性污染物，它在环境中主要转化途径是光化学分解和生物转化。
PCBs在紫外光的激发下碳氯键断裂，而产生芳基自由基和氯自由基，自由基从介质中取得质子，或者发生二聚反应。
PCBs 生物降解时，含氯原子数目越少，越容易降解。