第六章典型污染物在环境各圈层中的转归与效应

5、表面活性剂对环境的污染与效应 、
（1）使水的感观状况受到影响； （2）使废水中含有大量的磷； （3）表面活性剂可促进不溶性有机物的 乳化、分散，增加废水处理的困难； （4）阳离子表面活性剂具有一定的杀菌 能力，在浓度高时，可能破坏水体微生物 的群落。
定义
持久性有机污染物
持久性有机污染物( Persistent Organic Pollutants, 简称POPs ) 是指具有长期残留性、生物蓄积 性、半挥发性和高毒性,并通过各 种环境介质(大气、水、土壤等)能 够长距离迁移并对人类健康和环 境造成严重危害的天然或人工合 成的有机化合物.
多氯联苯在环境中的迁移和转化
(Transportation and Transformation of Polychlorinated Biphenyles in Environment)
转化途径主要是光化学分解和生物降解。
毒性和效应(Toxicity and Effect)：
抑制水生生物的生长，改变物种的 群落结构和自然海藻的总体组成；动物 对其很敏感。 环境治理困难，目前唯一的方法是 焚烧，但又造成二次污染。
二、多环芳烃(PAH) 多环芳烃
(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons)
（1）结构和性质 ） 2） （2）来源和分布 （3）在环境中的迁移和转化 ）
结构和性质： 结构和性质： 具有稠合多苯结构，呈直线排列的 多环芳烃化学性质活泼，成角状的多 环芳烃，反应活性较小。
苯、甲苯、二甲苯 甲苯、
属挥发性有机化合物（VOCS）石油加工产 物。汽油含苯 2.3% - 6.0%，甲苯 4.6%，二甲 苯 9.9%； 此外，染料、香料、医药、炸药、合成树脂、 纤维、合成洗涤剂中广泛用作溶剂。可通过呼吸 （或皮肤渗入）进入人体。
低剂量、长期吸入苯引起慢性中毒，表现为 造血机能障碍。血小板减少、贫血、白血病、神 经衰弱、皮疹等。苯还是一种致癌物，能诱发人 的染色体畸变。当空气种苯的浓度达24mg/m3时， 可在30min内致人死亡。 甲苯毒性略低，二甲苯比甲苯和苯具有更强 的毒害神经的效应。
1、砷在环境中的来源与分布（天然源和人为 、砷在环境中的来源与分布（ 源） 2、砷在环境中的迁移与转化 、 3、砷的毒性与生物效应 、
砷的甲基化 (Methylation of Arsenic)
H3 AsO4 →H3 AsO3 CH3 AsO(OH)2 →CH3 As(OH)2 → →
一、汞 (Mercury) 1、环境中汞的来源、分布与迁移 2、水俣病和汞的甲基化 3、甲基汞脱甲基化与汞离子还原 4、汞的生物效应
CH3CoB12 + Hg2+ + H2O
H2OCoB12 + CH3Hg+
水合钴氨素
二、砷 (Arsenic)
砷的化学性质与磷相似 砷的三种主要生物化学效应 （1）蛋白质的凝固 ） （2）与辅酶的络合 ） （3）对ATP合成的抑制 ） 合成的抑制
半挥发性和长距离迁移性
POPs物质具有半挥发性， POPs物质具有半挥发性， 它们能从水体或土 壤中以蒸气形式进人大气，并且在大气中存 在一段时间不被降解， 但由于其半挥发性， 它们在一定的条件下又沉降下来。这样反复 的挥发与沉降导致POPs分散到地球的各个地 的挥发与沉降导致POPs分散到地球的各个地 方。温度高的低纬度地区POPs的蒸汽压高， 方。温度高的低纬度地区POPs的蒸汽压高， POPs蒸发进人大气, POPs蒸发进人大气,，而低温的极地等高纬度 地区POPs蒸汽压低，POPs从蒸汽中分离而沉 地区POPs蒸汽压低，POPs从蒸汽中分离而沉 积到地球表面，从而导致全球范围的染传播， 表现出所谓的“ 全球蒸馏效应” 表现出所谓的“ 全球蒸馏效应” 和“ 冷浓 缩现象” 缩现象” 。
11(CCl3F)，12-(CCl2F2)，22-(CHF2Cl)
代表性的卤代烃： 代表性的卤代烃：
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。
代表性的卤代烃： 代表性的卤代烃：
多氯联苯（PCBs）
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。 理化性质稳定，耐酸、碱，耐腐蚀抗氧 化，耐热绝缘性好，用途广泛，已有40余年 的使用历史，已成为全球污染物，引起广泛 的关注。
“ 全球蒸馏效应”，又称“蚱蜢跳效应” (Grasshopper Effect)
高毒性
POPs物质在低浓度时就会对生物体 POPs物质在低浓度时就会对生物体 造成危害，包括致癌性、生殖毒性、 神经毒性、内分泌干扰特性等。 例如二恶英类物质中最毒者TCDD的 例如二恶英类物质中最毒者TCDD的 毒性相当于氰化钾的1000倍以上， 毒性相当于氰化钾的1000倍以上， 只需几十皮克就可以使豚鼠死亡。
甲烷、乙烯、丁烷、丁二烯、二 氯乙烷
醛酮类：甲醛、丙酮 芳烃： 甲苯、乙苯、对氯二苯（防虫剂）
其他： 卤代烃、醇、酸、过氧乙酰基硝酸酯（PAN）
烟 雾 (Smog)
某种呈气溶胶状态的物质 空气中含有大量固态或液态的悬浮粒子， 与承载它们的空气介质（气体成分）组成气溶 胶体系。 危害性：引发酸雨、地面积尘、器物 腐蚀、人体疾病。 著名的美国洛杉矶和英国伦敦烟雾导致多 人死亡。
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 POPs易溶于脂肪，可通过 食物链( 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。
2e 2e
+ CH3 + CH3
(CH3 )2 AsO(OH) →(CH3 )2 As(OH) →(CH3 )3 AsO 2e→(CH3 )3 As
2e
+ CH3
三价无机砷毒性高于五价砷 溶解砷比不溶性砷毒性高
第二节
有机蒸汽毒物 烃类：
有机污染物 (Organic Pollutant)
第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应
人体内毒物被吸收、 人体内毒物被吸源自文库、分布和排泄的主要途径
呼 出 吸 入 摄 入 胃肠道 吸 收 皮肤
肺和肺泡
胆汁
肝 排泄物 （粪） 血液和淋巴系统
骨 脂肪 毒物贮存
肾、膀胱
尿
第一节 重金属元素
(Element of Heavy Metal) 重金属是具有潜在危害的重要污染物。 重金属元素一般是指对生物有显著毒性的 元素。
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。
天然源主要来自海洋，人为源主要来自城市 天然源主要来自海洋， 汽车尾气和聚氯乙烯塑料、农作物等废物的燃烧。 汽车尾气和聚氯乙烯塑料、农作物等废物的燃烧。
代表性的卤代烃： 代表性的卤代烃：
氟里昂： 氟里昂：
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，它们已在大气 对流层中大量积累。 如，美国化工学会根据总产量计算出它们每年 的排放中量为2.7×105t和3.9×105t。它们在对 流层中不被分解，进入平流层后对臭氧层产生 破坏作用。
甲醛
具刺激性，溶于水和醇，重要的工业 原料之一。 此外， 汽车尾气在紫外线照射下 产 生甲醛， 是大气光化学烟雾的组成之一。
40％甲醛（福尔马林）作杀菌剂、防腐剂， 甲醛化工业原料吊白粉（含甲醛次硫酸钠）工 业上作还原剂。甲醛进入人体后，体内的甲醛 在骨髓造血组织中被富集，通过去甲基作用和 葡萄糖醛酸反应而将其转化，解毒。 而对先天、后天解毒能力不足者，诱 使白血病、骨髓异常增生综合症等发生。
工业产品 多氯联苯（ 多氯联苯（PCB） ）
3、表面活性剂的来源、迁移和转化 、表面活性剂的来源、
表面活性剂是水体中主要污染物，长 期分散在水中，水中产生大量的泡沫， 难降解；促进水中难降解的有机污染物 分散，增加水处理的难度；含有聚磷酸 盐作为增净剂，引起水体富营养化。
4、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。 （1）甲基氧化 1 （2）β氧化 （3）芳香族化合物的氧化 （4）脱磺化过程
重金属中毒机理
生物机体中含巯基（-SH）的酶与外来重金 属的反应：
2R − S − H + M →R − S − M − S − R
（酶分子） （金属配合物）
破坏和中断了某些正常的代谢进程，引发 中毒，这一过程与实验室里向含有重金属离子 的水溶液中通H2S，产生金属硫化物沉淀相似。
一种药物解毒的方法 例如: EDTA、二巯基丙醇 CH2 (OH)CH(SH)CH2 (SH) 等对重金属有强烈亲合力，并与之形成 溶解度较大的化合物后排除体外。
持久性有机污染物
杀虫剂和有机氯农药 工业产品 二恶英类
杀虫剂和有机氯农药
1、灭蚁灵对防治蚂蚁、白蚁有特效 2、滴滴涕（DDT）广谱、高残留杀虫剂 3、毒杀芬（氯化莰）广谱、高残留杀虫剂。 4、氯丹主要用于建筑物白蚁预防。 5、七氯主要用于防治害虫。 6、狄氏剂主要用于防治害虫、白蚁、蚂蚁等。 7、异狄氏剂曾用于控制玉米、稻谷、棉花、甘蔗等农作 物害虫及鼠类。 8、艾氏剂曾用于防治仓库、农林害虫及白蚁等。 9、六氯（代）苯杀菌剂，常用于防治农作物真菌病。
一、有机卤代物
(Organohalogenated Compounds)
１、卤代烃 (Halogenated Hydrocarbon) 主要对大气污染有贡献。大气中 主要对大气污染有贡献。 的转化引起温室效应和大气臭氧层的 破坏。 破坏。
代表性的卤代烃： 代表性的卤代烃：
一氯甲烷（CH3Cl）
1、表面活性剂分类： 、表面活性剂分类：
阴离子表面活性剂 阳离子表面活性剂 两性表面活性剂 非离子表面活性剂
2、表面活性剂的结构和性质 、
表面活性剂的性质依赖于化学结构， 即表面活性剂分子中亲水基团的性质及在 分子中的相对位置，分子中亲油基团（即 疏水基团）的性质等对其化学性质也有明 显影响。
（1）表面活性剂的亲水性 ） （2）表面活性剂亲水基团的相对位置对其性质 ） 的影响 （3）表面活性剂分子大小对其性质的影响 ） （4）表面活性剂疏水基团对其性质的影响 ）
释放到大气中的 PAH 存在于固体 颗粒物和气溶胶中； 随石油污染物进入水体或土壤中 的PAH 可参与光化学降解和微生物降 解。
三、表面活性剂 (Surfactant) 表面活性剂是分子中同时存在亲水性 和疏水性基团的物质。 它能显著地改变液体表面张力或两相 间界面的张力，具有良好的乳化或破乳； 润湿、渗透或反润湿；分散或凝聚；起泡、 稳泡和增溶等作用。
生物蓄积性
不同的POPs在不同的生物体内蓄积程度存在 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 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。 (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, (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 (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。
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；