污染物在环境中的迁移和转化

污染物在环境中的迁移和转化

第一节概述

一、污染物的迁移和转化的定义

污染物在环境中发生的各种变化过程称之为污染物的迁移和转化(transport and transformation of pollutants)，有时也称之为污染物的环境行为(environmental behavior)或环境转归(environmental fate)。

二、研究污染物在环境中迁移和转化过程及其规律性的意义

1. 可阐明污染物种类，接触的浓度、时间、途径、方式和条件，从而研究相关毒作用。

研究污染物在环境中的迁移和转化的过程及其规律性，对于阐明人类在环境中接触的是什么污染物，接触的浓度、时间、途径、方式和条件等都具有十分重要的环境毒理学意义，否则就不能阐明有预谋中接触而导致的一系列毒作用。

2. 环境毒理学的许多基本问题在一定程度上也取决于对污染物在环境中的迁移和转化规律的认识。

例如：污染物的物质形态、联合作用、毒作用的影响因素、剂量效应关系等，都要涉及到接触污染物的真实情况的确定。

第二节环境污染物的迁移

一、概念

污染物的迁移（transport of pollutants）是指污染物在环境中发生的空间位置的相对移动过程。迁移的结果导致局部环境中污染物的种类、数量和综合毒性强度发生变化。

二、机械性迁移

根据污染物在环境中发生机械性迁移的作用力，可以将其分为气的、水的、和重力机械性迁移三种作用。

1．气的机械性迁移作用，包括污染物在大气中的自由扩散作用和被气流搬运的作用。

其影响因素有：气象条件、地形地貌、排放浓度、排放高度。

一般规律：污染物在大气中的排放量成正比，于平均风速和垂直混合高度成反比。

2．水的机械性迁移作用，包括污染物在水中的自由扩散作用和被水流的搬运作用。

一般规律：污染物在水体中的浓度与污染源的排放量成正比，与平均流速和距污染源的距离成反比。3．重力的机械迁移作用，主要包括悬浮物污染物的沉降作用以及人为的搬运作用。

三、物理化学迁移

物理化学迁移是污染物在环境中最基本的迁移过程。污染物以简单的离子或可溶性分子的形势发生溶解-沉淀、吸附-解吸附。同时还会发生降解等作用。

1．风化淋溶作用风化淋溶作用是指环境中的水在重力作用下运动时通过水解作用使岩石、矿物中的化学元素溶入水中的过程，其作用的结果是产生游离态的元素离子。

2．溶解挥发作用降水、固体废弃物水溶性成份的溶解；VOC

3．酸碱作用（常表现为环境pH值的变化）

①酸性环境促进了污染物的迁移，使大多数污染物形成易溶性化学物质。如酸雨：加速岩石和矿物风化、淋溶的速度；促使土壤中铝的活化。

②环境pH值偏高时，许多污染物就可能沉淀下来，在沉积物中，形成相对富集。

4．络合作用（改变毒物吸附和溶解的能力）络合物的形成大大改变了污染物的迁移能力和归宿。

例如：当含有Hg2+的河水流入海洋时，水中氯离子浓度逐渐增高，河口水体中的Hg2+逐次形成Hg(OH)2

→Hg(OH)Cl →HgCl2→HgCl3- →HgCl42-。其中的Hg(OH)Cl与水体中的悬浮态黏土矿物和氧化物吸附

力最强，而HgCl2的吸附力最差。因而，Hg(OH)Cl部分的汞大量转移到悬浮态固相或沉积物中，而部分的

汞仍留在水体中。

5．吸附作用吸附是发生在固体或液体表面对其他物质的一种吸着作用。重金属和有机污染物常吸附于胶体或颗粒物，随之迁移。

6氧化还原作用有机污染物在游离氧占优势时会逐步被氧化，可彻底分解为二氧化碳和水；在厌氧条件下则形成一系列还原产物，如硫化氢、甲烷和氢气等。一些元素如铬、钒、硫、硒等在氧化条件下形成易溶性化合物铬酸盐、钒酸盐、硫酸盐、硒酸盐等，具有较强迁移能力；在还原环境中，这些元素变成难溶的化合物而不能迁移。

四、生物性迁移

概念：污染物通过生物体的吸附、吸收、代谢、死亡等过程而发生的迁移叫做生物迁移。

包括：生物浓缩、生物累积、生物放大

1．生物浓缩

指生物体从环境中蓄积某种污染物，出现生物体中浓度超过环境中浓度的现象，又称生物富集。生物浓缩的程度用生物浓缩系数表示：

BCF＝生物体内污染物的浓度（×10-6）环境中该污染物的浓度（×10-6）

2．生物累积

指生物个体随其生长发育的不同阶段从环境中蓄积某种污染物，从而浓缩系数不断增大的现象。生物累积程度用生物累积系数表示：

BAF＝生物个体生长发育较后阶段体内蓄积污染物的浓度（×10-6）该生物个体生长发育较前阶段体内蓄积污染物的浓度（×10-6）

生物累积某种污染物浓度水平取决于该生物摄取和消除该污染物的速率之比，摄取大于消除，则发生生物积累。

3．生物放大

指生态系统的同一食物链上，某种污染物在生物体内的浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象。生物放大的程度用生物放大系数表示：

BMF＝较高营养级生物体内污染物的浓度（×10-6）较低营养级生物体内该污染物的浓度（×10-6）

第三节环境污染物的转化

一、概念：污染物在环境中通过物理的、化学的或生物的作用改变形态或者转变成另一物质的过程叫做污染物的转化（transformation of pollutants）( 一次污染物, 二次污染物)

二、分类（根据其转化形式，可分为物理转化、化学转化和生物转化。）

1、物理转化作用

指污染物通过蒸发、渗透、凝聚、吸附以及放射性元素的蜕变等一种或几种过程实现的转化。

2、化学转化作用

指污染物通过各种化学反应过程发生的变化，如氧化还原反应、水解反应、络合反应、光化学反应等。在大气中，污染物的化学转化以光化学氧化和催化反应为主。

在水体中，污染物化学转化主要是氧化还原反应和络合水解反应。

在土壤中农药的水解由于土壤颗粒的吸附催化作用而加强，甚至有时比在水中还快；金属离子在土壤中也经常在其价态上发生一系列的改变。

3、生物转化和生物降解作用