第六章典型污染物

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
金属 氯碱 电力 牙汞合金 金矿开采 农业 药品 +++ ++ +++ + + ++ + + 无机物 + + 烷基
环境水平Ⅰ 环境水平Ⅰ
Hg浓度 浓度 空气（ 空气（ng/m2） 北半球 南半球 城市地区 天然水 沿海海水 大海 河流、 河流、湖泊 饮用水 2 1 10 5-100 2-15 0.3-3 1-3 25
研究污染物从水中的挥发、 水/气介面的物质传输 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。 及污染物在水体表面微层的富集行为。 土壤/ 研究污染物从土壤的挥发和干、 土壤/大气节面的物质传输 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。 沉降污染物由大气向土壤的传输两部分。 通过沉降、扩散、弥散、吸附、 水/沉积物界面的物质传输 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。 化学反应和底栖生物的作用等过程完成的。
6.2 重金属污染
• 重金属中毒的机理是什么呢？
一般重金属进入人体，会和人体的某些酶结合， 一般重金属进入人体，会和人体的某些酶结合，抑制 人体必须的蛋白质的合成，影响人的正常生理活动； 人体必须的蛋白质的合成，影响人的正常生理活动；或 是抑制酶的活性，影响人体内的离子调节， 是抑制酶的活性，影响人体内的离子调节，改变蛋白质 的结构，使蛋白质凝固；有些还能影响神经系统， 的结构，使蛋白质凝固；有些还能影响神经系统，抑制 和干扰神经系统功能。 和干扰神经系统功能。例如铅能引起血红蛋白合成的障 而汞可与蛋白质及酶系统中的巯基结合， 碍；而汞可与蛋白质及酶系统中的巯基结合，抑制其功 甚至使其使用于红细胞，影响红细胞膜稳定性， 能，甚至使其使用于红细胞，影响红细胞膜稳定性，最 后导致溶血；造成肾小管重吸收功能降低； 后导致溶血；造成肾小管重吸收功能降低；汞与体内蛋 白结合后可由半抗原成为抗原，引起变态反应， 白结合后可由半抗原成为抗原，引起变态反应，引起肾 病综合征。 病综合征。
第六章 典型污染物在环境各圈 层中的转归与效应
6.1污染物在多介质多界面环境中的传输 污染物在多介质多界面环境中的传输
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大气 水体 土壤 岩石 生物圈
地球环境
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浓度 持久性 反应活性 分配倾向
6.1污染物在多介质多界面环境中的传输 污染物在多介质多界面环境中的传输 污染物在多介质环境中的过程研究主要包括： 污染物在多介质环境中的过程研究主要包括：
汞
来源： 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。 为两个方面。 天然来源：地壳气体的排出、火山喷发、 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 是非常重要的。 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， 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。 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， 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 5000吨 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 吨是人为的结果。 4000吨是人为的结果。
6.1污染物在多介质多界面环境中的传输 污染wk.baidu.com在多介质多界面环境中的传输
• 污染物进入环境系统后，经过一系列的迁 移转化，最后在各个环境介质单元之间达 到动态平衡，此时各环境介质单元可近似 看作不同的“相”，为了研究污染物在各 “相”的平衡，借用物理化学中的逸度的 概念 来简化环境过程的模拟。
6.1污染物在多介质多界面环境中的传输 污染物在多介质多界面环境中的传输
在多介质环境中，逸度定义为物质从某一相逸出的倾向， 在多介质环境中，逸度定义为物质从某一相逸出的倾向， 化学物质的浓度（ 与逸度（ 化学物质的浓度（c）与逸度（f）之间的关系是通过逸度 容量（ 这个参数来实现的。 容量（Z）这个参数来实现的。 c=fZ 当化学物质在两个相邻的环境介质之间处于平衡状态时， 当化学物质在两个相邻的环境介质之间处于平衡状态时， 它们的逸度应相等， 此时有如下关系式成立： 它们的逸度应相等，f1 = f2，此时有如下关系式成立： c1/c2 = fZ1 / fZ2 表示在平衡体系中相邻两个介质之间的浓度与逸度成正比。 表示在平衡体系中相邻两个介质之间的浓度与逸度成正比。
6.2 重金属污染
重金属的污染特点 (Pollution Characteristic)：
1、形态多变； 、形态多变； 2、金属有机态的毒性大于金属无机态； 、金属有机态的毒性大于金属无机态； 3、价态不同毒性不同； 、价态不同毒性不同； 4、金属羰基化合物常常剧毒； 、金属羰基化合物常常剧毒； 5、迁移转化形式多； 、迁移转化形式多；
6.2 重金属污染
在日常生活中我们和重金属密切相关。 在日常生活中我们和重金属密切相关。家 里用的日光灯管里含有汞蒸气， 里用的日光灯管里含有汞蒸气，体温计里 含有液态汞，涂料里含有铅， 含有液态汞，涂料里含有铅，佩带的镀镍 手表、首饰、眼镜架， 手表、首饰、眼镜架，使用镀镍器具等含 有镍，电池里有铅、镉等重金属， 有镍，电池里有铅、镉等重金属，硬币含 有铜、锌等重金属， 有铜、锌等重金属，而有些化妆品里也含 有重金属……可以说生活里到处都是重金 有重金属 可以说生活里到处都是重金 属。
2R − S − H + M → R − S − M − S − R
（酶分子）
（金属配合物）
6.2 重金属污染
• 重金属是怎么跑到人的身体里的呢？
重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中， 重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中，但由于 人类对重金属的开采、冶炼、 人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增 造成不少重金属如铅、 钴等进入大气、 多，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、 土壤中，引起严重的环境污染。 土壤中，引起严重的环境污染。以各种化学状态或化学形 态存在的重金属，在进入环境或生态系统后就会存留、 态存在的重金属，在进入环境或生态系统后就会存留、积 累和迁移，造成危害。如随废水排出的重金属， 累和迁移，造成危害。如随废水排出的重金属，即使浓度 也可在藻类和底泥中积累，被鱼和贝的体表吸附， 小，也可在藻类和底泥中积累，被鱼和贝的体表吸附，产 生食物链浓缩，从而造成公害。如日本的水俣病， 生食物链浓缩，从而造成公害。如日本的水俣病，就是因 为烧碱制造工业排放的废水中含有汞， 为烧碱制造工业排放的废水中含有汞，在经生物作用变成 有机汞后造成的；又如痛病， 有机汞后造成的；又如痛病，是由炼锌工业和镉电镀工业 所排放的镉所致。 所排放的镉所致。汽车尾气排放的铅经大气扩散等过程进 入环境中，造成目前地表铅的浓度已有显著提高， 入环境中，造成目前地表铅的浓度已有显著提高，致使近 代人体内铅的吸收量比原始人增加了约100 100倍 代人体内铅的吸收量比原始人增加了约100倍，损害了人 体健康。还有一些是职业病， 体健康。还有一些是职业病，如长期在重金属矿上开采的 工人，他们的摄入量明显比常人多。 工人，他们的摄入量明显比常人多。而有些是不小心过多 的摄入重金属而引起了急性中毒。 的摄入重金属而引起了急性中毒。
水（ng/l） ）
环境水平Ⅱ
汞在鱼体内的浓度（mg/kg） 鱼 鲭 沙丁鱼 金枪鱼 剑鱼 鲨鱼 大西洋 0.07-0.2 0.03-0.6 0.3-0.8 0.8-1.3 1.0 太平洋 0.16-0.25 0.03 0.3 1.6 0.7-1.1
汞
• 汞是比较稳定的金属，在室温下不被空气氧化，加热至沸 汞是比较稳定的金属，在室温下不被空气氧化， 腾才慢慢与氧作用形成氧化汞。 腾才慢慢与氧作用形成氧化汞。 • 汞在自然界以金属汞、无机汞和有机汞的形式存在。 汞在自然界以金属汞、无机汞和有机汞的形式存在。 • 二价汞离子与硫离子(S2-)有很强的亲合力，一旦Hg2+与S2二价汞离子与硫离子(S 有很强的亲合力，一旦Hg 相遇，便迅速结合成稳定的HgS沉淀。 HgS沉淀 相遇，便迅速结合成稳定的HgS沉淀。 • 有机物、粘土矿物、金属氧化物等固体物质对汞化合物具 有机物、粘土矿物、 有吸附能力， 有吸附能力，其吸附作用与固体物种类和汞化合物形态及 环境条件有关。 环境条件有关。 • 有机汞包括甲基汞、二甲汞、苯基汞和甲氧基乙基汞等。 有机汞包括甲基汞、二甲汞、苯基汞和甲氧基乙基汞等。 环境中的汞化合物是多种形式的， 环境中的汞化合物是多种形式的，因此自然界中各种汞化 合物之间的转化反应是甲基化前的主要过程， 合物之间的转化反应是甲基化前的主要过程，而微生物活 动和可给生物利用的Hg 动和可给生物利用的Hg2+.数量及环境条件直接影响甲基 化速度。 化速度。 • 汞污染水平低、PH<7时主要产生甲基汞；汞污染水平高、 汞污染水平低、PH<7时主要产生甲基汞 汞污染水平高、 时主要产生甲基汞； PH>7时主要产生二甲基汞 时主要产生二甲基汞， PH>7时主要产生二甲基汞，并且较高水温能促进甲基化反 这些转化过程的机理尚待研究。 应，这些转化过程的机理尚待研究。
重金属的污染特点： 重金属的污染特点：
6、重金属的物理化学行为多具有可逆性； 、重金属的物理化学行为多具有可逆性； 7、在水体中的迁移以悬浮物和沉积物为主要载体； 、在水体中的迁移以悬浮物和沉积物为主要载体； 8、产生毒性效应的浓度范围低； 、产生毒性效应的浓度范围低； 9、生物摄取重金属是积累性的； 、生物摄取重金属是积累性的； 10、对人体的毒害是积累性的。 、对人体的毒害是积累性的。
汞
• 汞是室温下唯一的液体金属。汞的熔点低为 汞是室温下唯一的液体金属。 38.87。汞在熔化时即开始有蒸发， -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， 时就有一定的汞蒸气， 0℃时就有一定的汞蒸气，温度越高，蒸气 越多， 20℃时 越多，在20℃时，汞蒸气压就达到 0013mmHg柱 因此具有较大的挥发性。 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 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， 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， 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。 使用汞时要防止溅洒出来。
汞
• 汞
汞是一种有毒的重金属元素，在自然界含量不高，但分布很广. 汞是一种有毒的重金属元素 在自然界含量不高，但分布很广 • 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。 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。 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。 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 2.7× • 地壳中汞平均丰度为0.08ppm, 土壤为0.03~0.3ppm。 地壳中汞平均丰度为0.08ppm, 土壤为0.03 0.3ppm。 0.03~ • 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。 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 0.1~ 0.2ppb。 • 水中汞的本底浓度： 水中汞的本底浓度： – 内陆地下水为0.1ppb； 内陆地下水为0.1ppb 0.1ppb； – 海水为0.03~2ppb； 海水为0.03 2ppb； – 泉水可达80ppb以上； 泉水可达80ppb以上； 80ppb以上 – 湖水、河水一般不超过0.1ppb。 湖水、河水一般不超过0.1ppb 0.1ppb。 • 在多数地区，汞的本底浓度并不构成对人体的危害。 在多数地区，汞的本底浓度并不构成对人体的危害。