第五章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应-1

污染物在多介质多界面环境中的传输

¾地球环境：大气，水体，土壤，岩石和生物圈

¾污染物在多介质环境中的过程研究主要方面：

水/气界面的物质传输

土壤/大气界面的物质传输

水/沉积物界面的物质传输

生物圈和各圈层之间的传输

多介质环境中，用“逸度”来定义物质从某一相逸出的倾向

污染物在多介质多界面环境中的传输

¾重金属元素

¾有机污染物

1 重金属元素

¾重金属是具有潜在危害的重要污染物，其威胁在于它不能被微生物分解，相反，转化可能转化为毒性更强的金属有机化合物

¾重金属元素在环境污染领域中的概念与范围不很严格。一般是指对生物有显著毒性的元素，如Hg、Cd、Pb、Cr、Zn、Cu、Co、Ni、Sn、Ba、Sb 等，从毒性这一角度通常把As、Be、Li、Se、B、Al等也包括在内。目前，最引人们注意的是Hg、As、Cd、Pb、Cr等。

¾来源：自然浓度低；工业排放大（乙醛、氯碱工业、冶炼等）

¾性质：零价态、有机（甲基）化、易挥发。一般有机汞的挥发性大于无机汞，有机汞中又以甲基汞和苯基汞最大。无机汞中以碘化汞最大，硫化汞最小。

¾《污水综合排放标准》规定：Hg是第一类污染物，最高允许排放浓度有：总Hg：0.05 mg/L

烷基Hg：不得检出

¾分布与迁移：

单质Hg能存在大气中

在土壤中由于假单胞细茵属的某种菌种可以将Hg(Ⅱ)还原为Hg(0)，被认为是汞从土壤中挥

发的基础。

无机汞在微生物的作用下转变为剧毒的甲基汞，并不断释放到水体中，甲基汞亲脂性强，

易被水生生物吸收，通过食物链逐级富集，最

终危害人类

¾水俣病和汞的甲基化

1953年在日本熊本县水俣湾附近的渔村．发现一种中枢神经性疾患的公害病，称为水俣病。

1968年日本政府确认水俣病是由水俣湾附近的化工厂在生产乙醛时排放的汞和甲基汞废水造

HgCl

成的。CH

3

这是世界历史上首次出现的重金属污染重大事件

¾水俣病和汞的甲基化

甲基钴氨素是金属甲基化过程中甲基基团的重要生物来源。

在好氧条件，主要生成一甲基汞，它为水溶性物质，易进入食物链；

在厌氧条件，主要生成二甲基汞，它难溶于水，易挥发进入大气，但易光解成甲烷、乙烷和Hg；

弱酸水体中二甲基汞可转换成一甲基汞

在烷基汞中，只有甲基汞、乙基汞、丙基汞为水俣病的致病性物质，它们存在形态主要是烷基汞氯化物，其次是溴化物和碘化物，可以CH

HgX表示

3

¾甲基汞脱甲基化与汞离子还原

甲基汞可被假单胞菌属的某些细菌降解

CH3Hg+ + 2H→Hg + CH4 + H+

也可将Hg2+还原为Hg

HgCl2 + 2H→Hg + 2HCl 生物成矿问题！

厌氧

汞循环的可能途径

打个喷嚏都会骨折的镉病：镉对人体的危害是潜在的，它不容易被人们发现。当人们食用了被镉污染的食物或水后，镉便会潜入人体，并在肝脏、肾脏和骨骼中一点点沉淀下来，当人体中镉的含量达到一定程度时，就会导致骨痛病。骨痛病发作时，哪怕是一点儿轻微的动作，如咳嗽或打喷嚏，都会使病人的骨骼折断甚至弯曲变形，就连一呼一吸，也会使病人痛苦不堪，有些人就是因为无法忍受病痛折磨而自杀身亡的。

关于镉的污染问题：

镉是一种银白色，有光泽的金属，具有质软、耐磨、耐腐蚀的特性。

在自然界中存在含镉的矿石，因此，环境中存在镉的自然污染源。

污染途径:

水污染

含镉的烟尘向外扩散：如含镉的烟尘降落到牧场

上，会让牛羊中毒，人再通过饮用中毒的牛

奶或食用中毒的牛羊肉而传染上“镉”病。

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Cr的危害：

三价铬是人体必需的微量元素。

毒性：Cr(III) < Cr(VI)

六价铬比三价危害性大，危害皮肤、消化道、呼吸道等

Cr的污染来源：

电镀

皮革

染料和金属酸洗

¾从环境和毒理学的观点看，As、Se、Be和V将会变得日趋重要

¾由于地球化学的原因也使某些土壤及地下水中砷的含量偏高，如我国内蒙古包头及湘南、湘中的一些地区

¾环境中砷污染（人为来源）主要来自以砷化物为主要成分的农药。杀虫剂（除莠剂）甲胂酸、二甲次胂酸

¾迁移转化：

水生生物能很好富集水体中的无机和有机砷

毒性：As(Ⅴ) < As(Ⅲ)，无机砷> 有机砷

水体中的无机砷被环境中的厌氧细菌还原而产生甲基化，形成有机砷化合物

砷的生物有机化过程，可认为是自然界的解毒过程

¾20世纪80年代以来发生的三大公害事件： 1984年印度博帕尔农药厂甲基异氰酸酯污染事件（20万人中毒，3000人死亡）

1986年瑞士一家化工厂爆炸，大量有毒化合物流人莱茵河的污染事件（50万尾鱼死亡，4000

万人饮水影响）

1986年前苏联切尔诺贝利核电站泄漏爆炸事件（300万人受核辐照，4000人死亡）

¾持久性有毒污染物（PTS,Persistent Toxic Substances）

¾持久性有机污染物（POPs, Persistent Organic Pollutants）：是指通过各种环境介质（大气、水、生物体等）能够长距离并长期存在于环境，具有长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性，对人类健康和环境具有严重危害的天然或人工合成的有机污染物质。

¾四个特性：

在环境中持久存在；

能蓄积在食物链中对较高营养等级的生物影响；

长距离迁移；

相应环境浓度下会对接触的生物造成有毒或有害效应。