典型污染物在环境各圈层中的转归与效应
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。
第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应
砷在环境中转化模式
砷污染与健康—地方砷中毒
地方性砷中毒是由于原生地质 原因或其它非人为因素引起的 环境中砷含量较高，居民长期 摄入少量砷而引起的砷中毒。
1）饮水型砷中毒 2）燃煤型砷中毒
无机砷可抑制酶的活性，与蛋白质结合，抑制线粒体的呼 吸作用等，同时还引起染色体及器官的异常。
6.2有机污染物
砷在生物体中的分布
植物体中的砷主要来自土壤和水体。陆生植物的砷 含量多数少于1ppm（干重），而海洋植物和海藻则 要比陆生植物明显偏高。不同地域的植物砷含量可 以相差很大。但最近也有研究者发现某些特殊植物 中的砷含量可以高达数千ppm。 动物体中的砷含量与其生活环境紧密相关。 通常海洋动物体中的砷含量高于陆地或淡水动物体 的含量。 正常人体内砷的平均浓度为5ppb，但也有资料认为 是0.1ppb。
汞与人类健康
美国的研究指出，十二分之一或将近5百万名妇女体内 的汞含量高于安全标准，每年可能有高达30万名新生 儿因为汞污染其智力和神经系统受到影响，而在全球， 这一数据可能高达千百万。
水俣病事件
时间地点：1953年日本九 州水俣 原因：食用含有甲基汞的 鱼 汞污染和汞中毒是一个久 远而现实的问题。鉴于此， WHO及各国政府将其列 为首先考虑的环境污染物.
假单胞菌属能够降解甲基汞，也可以将Hg2 + 还原 为金属汞。
汞在环境中的循环
6.1.2 砷—砷在环境中的分布
砷的来源：
据估计每年由自然原因释放的砷约为8×106千克，而由人为 活动释放到环境中的砷则高达24×106千克
自然来源
岩石矿物
土壤的风化 人为来源
火山喷发
温泉
工业生产：冶炼、制药 化石燃料和薪材燃烧 农药使用
【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。
典型污染物在环境各圈层中的转归与效应.
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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
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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
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《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】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。
第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应
人类对汞的使用
• 氯碱工业 • 电力工业 • 汞合金牙填料 • 金矿开采 • 绘画 • 农业 • 药品
汞的挥发和其主要性质
氯碱 电力 牙汞合金 金矿开采 农业 药品
金属 +++ ++ +++
无机物 + +
+ + ++
烷基
+ +
环境水平Ⅰ
空气（ng/m2） 水（ng/l）
• 随着自然的演化，环境的各个因素中都可能含有汞，形成汞的天然本底。 汞的本底对判断环境中的汞污染程度很有意义。
• 自然界中的汞往往以天然状态存在，地壳中汞的含量为2.7×10-8。 • 地壳中汞平均丰度为0.08ppm, 土壤为0.03~0.3ppm。 • 大气中汞的本底浓度为0.1~1.0ppt。雨水中汞的平均浓度为0.2ppb。 • 水中汞的本底浓度：
汞
来源：造成汞环境污染的来源主要是天然释放和人 为两个方面。
天然来源：地壳气体的排出、火山喷发、水自然态 中的蒸发
人为污染是非常重要的。汞的人为来源与以下几个 方面有关；汞矿和其他金属的冶炼，氯碱工业和 电器工业中的使用以及矿物燃料的燃烧。其中由 于煤炭燃烧造成全世界每年从煤炭中逸出的汞占 人类活动所释放汞的较大部分，据统计，全球每 年向大气中排放的汞的总量约为5000吨，其中 4000吨是人为的结果。
– 内陆地下水为0.1ppb； – 海水为0.03~2ppb； – 泉水可达80ppb以上； – 湖水、河水一般不超过0.1ppb。 • 在多数地区，汞的本底浓度并不构成对人体的危害。
汞
• 汞是室温下唯一的液体金属。汞的熔点低为 -38.87。汞在熔化时即开始有蒸发，故在 0℃时就有一定的汞蒸气，温度越高，蒸气 越多，在20℃时，汞蒸气压就达到 0. 0013mmHg柱，因此具有较大的挥发 性。由于汞蒸气的重量是空气的7倍，并且 表面张力很大，汞易形成小滴，多沉积在厂 房和实验室下部，汞蒸气吸入会危害人体健 康，使用汞时要防止溅洒出来。
典型污染物在环境各圈层中的转归与效应
二恶英类
(7)焚尸炉 (8)机动车辆，特别是使用含铅汽油的车辆 (9)动物遗骸的销毁 (10)纺织品和皮革染色(使用氯代醌)和修整(碱萃取) (11)处理报废车辆的破碎作业工厂 (12)铜制电缆线的低温燃烧 (13)废油提炼
持久性有机污染物的危害
POPs物质一旦通过各种途径进人生物体内 就会在生物体内的脂肪组织、胚胎和肝脏等器 官中积累下来, 到一定程度后就会对生物体造成 伤害。而且可以肯定的是：POPs物质对人体造 成损害，一般不是某一种或某一族的POPs单独 作用，而是某几族POPs相互协同的结果。
H3 AsO4 2e H3 AsO3 C H3 CH3 AsO(OH )2 2eCH3 As(OH )2 C H3
CH
3
2
AsO(OH
)
2eCH
3
2
As(OH
)
C H3 CH
3
3
AsO
2eCH
3
3
As
三价无机砷毒性高于五价砷 溶解砷比不溶性砷毒性高
持久性有机污染物的特性
持久性 生物蓄积性 半挥发性和长距离迁移性
高毒性
持久性
POPs 半衰期较长，同 时具有高脂溶性和低水 溶性，容易在生物体内 富集而难以排出体外。
生物蓄积性
POPs易溶于脂肪，可通过 食物链(网) 在生物体内蓄 积并逐级放大，对人体健
康造成严重危害。
生物蓄积性
不同的POPs在不同的生物体内蓄积程度存在 较大差异，影响POPs在生物体内蓄积因素主 要有： (1)化合物氯取代的位置和氯取代的多少。 (2)生物体在食物链中的营养级别越高,其 体内的生物蓄积量相应越大。 (3)生物体代谢特征的差异会导致POPs在不同 生物体内的滞留时间有较大的差异。
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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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。