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。
6.2 重金属污染
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，体温计里 含有液态汞，涂料里含有铅，佩带的镀镍 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，硬币含 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 属。
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.
2RS H M RS 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，但由于 人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增 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。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、积 累和迁移，造成危害。如随废水排出的重金属，即使浓度 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，就是因 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，是由炼锌工业和镉电镀工业 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，致使近 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，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。而有些是不小心过多 的摄入重金属而引起了急性中毒。
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。
水/沉积物界面的物质传输 通沉降、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。
6.1污染物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。
6.2 重金属污染
重金属的污染特点
(Pollution Characteristic)：
1、形态多变； 2、金属有机态的毒性大于金属无机态； 3、价态不同毒性不同；
4、金属羰基化合物常常剧毒；
5、迁移转化形式多；
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； 7、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； 9、生物摄取重金属是积累性的； 10、对人体的毒害是积累性的。
6.1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，
化学物质的浓度（c）与逸度（f）之间的关系是通过逸度 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， 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。
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
• 大气 • 水体 • 土壤 • 岩石 • 生物圈
地球环境
• 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
污染物在多介质环境中的过程研究主要包括：
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。
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，抑制 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，改变蛋白质的结 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。例如铅能引起血红蛋白合成的障碍；而汞 可与蛋白质及酶系统中的巯基结合，抑制其功能，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；汞与体内蛋白结合后可由半 抗原成为抗原，引起变态反应，引起肾病综合征。