无机污染物迁移、转化和归宿

无机污染物进入河流中的迁移、转化和归宿对无机污染物而言，特别是重金属和准金属等污染物，一旦进入水环境，均不能被生物降解，而其他大部分无机污染物经过分解，转化形态之后可以组成生物细胞的成分而被彻底利用，包括无机元素与金属元素。无机污染物（以重金属为主体）主要是以简单的离子、络离子或可溶性分子的形式在水环境中通过一系列物理化学作用，如溶解--沉淀作用、氧化--还原作用、水解作用、络合和螯合作用、吸附--解吸作用等实现的迁移和转化，参与和干扰各种环境化学过程和物质循环过程。重金属（Hg、Cd等）在迁移过程中可富集于底泥，成为长期潜在的有害污染源或通过食物链富集。

污染物在迁移转化的过程中，主要受污染物自身的理化性质以及外界环境的物理化学条件和自然地理条件影响。简单的内部因素可主要为组成化合物的能力、形成不同价位离子的能力、水解能力、形成络合物的能力和被胶体吸附的能力。一般来说，由共价键结合的污染物容易进行气迁移；由离子键结合容易进行水迁移。外部因素主要指环境的酸碱环境、氧化还原条件、交替种类以及数量和性质等。如酸性环境有利于钙、锶、钡、锌、镉等迁移；碱性环境则有利于硒、钼和五价钒的迁移。氧化条件有利于铬、钒、硫的迁移；还原环境有利于铁、锰等的迁移。

从微生物的角度以及水体溶解氧的情况（水体复氧及耗氧）来分析无机污染物进入河流的迁移转化问题，我们需要考虑到，在河流表层部分，溶解氧较充足，处于较高的氧化还原电位，主要存在好养性微生物，其元素将以氧化态存在，碳成为CO2，氮成为NO3-，铁成为Fe(OH)3沉淀，硫成为SO42-；在中间部分，溶解氧相对较少，是一个兼型层，兼有氧化和还原作用，主要由兼性微生物生存；在底层，水体处于还原环境，其元素都将以还原形态存在，碳还原成CH4，氮形成NH4＋，硫形成H2S，铁形成可溶性Fe2+。在相应微生物作用下，完成相应元素的物质循环。

综上分析，污染物的转化，往往与迁移相伴进行，并且实现污染物迁移的途径是彼此相互作用的，是一个统一体，并不能将其独立开来，对于自净体系而言，无机污染物迁移转化的过程较为复杂，下图简以说明。

无机污染物稀释

机械迁移（部分蒸

发、渗透）

物理化学迁移

生物迁移

1、金属水和氧化物

2、矿物微粒和粘土矿物

3、腐殖质

4、水体悬浮物

5、藻类、细菌、病毒等环境胶体物质相互

作用

在重力作用下沉于

水体底部

水环境中的胶体物质可相互结合成某种聚

集体，一般是以粘土矿物为核心骨架，有

机物和金属水合氧化物结合在其表面成为

各微粒间的粘附架桥物质，把若干微粒组

合成絮状聚集体，经絮凝成为粗颗粒

机械搬运

水力学原理

以溶解态或

者颗粒态

吸附-解吸

水解

络合-螯合

溶解-沉淀

氧化-还原

无机胶体（粘

土矿物、水和

金属氧化物）

有机胶体（主要

为腐殖质、氨基

酸、糖类等）

表面吸附

离子交换吸附

专属吸附

颗粒聚集

Fe、Al等金属可水

解形成沉淀（吸

附、共沉淀）

吸附重金属的释放

1、盐浓度升高

2、氧化还原条件的改变

3、pH值得降低

4、配位体含量增加

扩散

形成稳定的配合物

微生物的吸附、代

谢、生长、死亡

生物富集以及生物

放大（食物链中迁

移转化）

主要无机配位体：

Cl-、OH-、HCO3-

、CO32-、F-、S2-

有机配位体较复

杂：氨基酸、

糖、腐殖酸

各种无机、有机配位体与重

金属形成的配合物可使重金

属在水中的溶解度增大，导

致沉积物种的重金属重新释

放。

1、氢氧化物

2、硫化物

3、碳酸盐

4、其他

溶度积原则

沉淀作用的结果，使重金属污

染物在水体中的扩散速度和范

围受到限制，当环境改变，可

能再次释放出来，成为二次污

染源

在重力作用下沉于

水体底部

若形成微溶或难溶

物，则沉于底；若

易溶则通过其他途

径迁移和转化

决定污染物在水中

存在的形态；也可

判定水涨主要溶质

的性质

改变污染物质存在

的形式，结合其他

途径形成沉淀或配

合物进行迁移转化

氧化还原作用的结果，使得重

金属在不同条件下的水体中以

不同价态存在，价态不同，其

活性与毒性不同

氧化还原电位

pH

1、压缩双电层凝聚

2、专属吸附凝聚

3、胶体相互凝聚

4、聚合物粘结架桥絮凝

5、生物絮凝

溶解氧为决定电

位（氧化性）

有机物为决定电

位（还原性）

以稳定的形态存

在（溶度积小）

人体

可能途径

死亡的微生物体重

新释放至水体，再

被生物体利用

微生物代谢

1、转化成细胞组成

2、无氧呼吸，包括硫酸盐呼

吸，硝酸盐呼吸、碳酸盐呼吸

等（参与物质循环）