第二節(jié)污染物的遷移與轉(zhuǎn)化

1、第二節(jié)第二節(jié) 污染物的遷移與轉(zhuǎn)化污染物的遷移與轉(zhuǎn)化一、一、污染物在環(huán)境中的遷移污染物在環(huán)境中的遷移1、概述：、概述：（1）定義：指污染物在環(huán)境中發(fā)生的空間位置的移動(dòng)及其引起的富定義：指污染物在環(huán)境中發(fā)生的空間位置的移動(dòng)及其引起的富集、分散和消失的過(guò)程。集、分散和消失的過(guò)程。（2）污染物進(jìn)入環(huán)境的途徑包括：污染物進(jìn)入環(huán)境的途徑包括：人類(lèi)活動(dòng)過(guò)程中無(wú)意排放人類(lèi)活動(dòng)過(guò)程中無(wú)意排放工業(yè)三廢工業(yè)三廢人類(lèi)活動(dòng)過(guò)程中故意應(yīng)用人類(lèi)活動(dòng)過(guò)程中故意應(yīng)用注：注： 進(jìn)入環(huán)境的污染物可以在各個(gè)環(huán)境要素（水、氣、土）中發(fā)生遷移進(jìn)入環(huán)境的污染物可以在各個(gè)環(huán)境要素（水、氣、土）中發(fā)生遷移并輸送到很遠(yuǎn)的距離。污染物的長(zhǎng)距離傳送

2、，往往由局部性污染引并輸送到很遠(yuǎn)的距離。污染物的長(zhǎng)距離傳送，往往由局部性污染引發(fā)區(qū)域性污染甚至全球性污染，這也是環(huán)境污染成為當(dāng)代主要環(huán)境發(fā)區(qū)域性污染甚至全球性污染，這也是環(huán)境污染成為當(dāng)代主要環(huán)境問(wèn)題的原因之一。問(wèn)題的原因之一。2、遷移的方式、遷移的方式（1）機(jī)械遷移機(jī)械遷移 a、水的機(jī)械遷移作用、水的機(jī)械遷移作用 b、氣的機(jī)械遷移作用、氣的機(jī)械遷移作用 c、重力的機(jī)械遷移作用、重力的機(jī)械遷移作用（2）物理化學(xué)遷移物理化學(xué)遷移 污染物在環(huán)境中遷移的最重要的形式。污染物在環(huán)境中遷移的最重要的形式。 a、溶解沉淀作用、絡(luò)合螯合作用、吸附解吸作用、氧化還溶解沉淀作用、絡(luò)合螯合作用、吸附解吸作用、氧化還

3、原作用、水解作用原作用、水解作用 b、化學(xué)分解、光化學(xué)分解、生物化學(xué)分解化學(xué)分解、光化學(xué)分解、生物化學(xué)分解（3）生物遷移生物遷移 非常復(fù)雜，通過(guò)生物的吸收、代謝、生長(zhǎng)、死亡等過(guò)程所實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜，通過(guò)生物的吸收、代謝、生長(zhǎng)、死亡等過(guò)程所實(shí)現(xiàn) 例：生物通過(guò)食物鏈對(duì)重金屬的放大積累作用例：生物通過(guò)食物鏈對(duì)重金屬的放大積累作用3、影響遷移的因素：、影響遷移的因素：（1）內(nèi)部因素：污染物自身的物理化學(xué)性?xún)?nèi)部因素：污染物自身的物理化學(xué)性質(zhì)：質(zhì)： a、組成該物質(zhì)的元素所具有的組成化合物的能力、組成該物質(zhì)的元素所具有的組成化合物的能力 b 、形成不同的電價(jià)離子能力、形成不同的電價(jià)離子能力、 c 、水解能力、水

4、解能力、 d 、形成絡(luò)合物的能力、形成絡(luò)合物的能力、 e 、被膠體吸附的能力、被膠體吸附的能力 f 、原子的電負(fù)性、離子半徑、電價(jià)、離子電位和化合物的鍵性、原子的電負(fù)性、離子半徑、電價(jià)、離子電位和化合物的鍵性、溶解度溶解度（2）外部因素：外界環(huán)境理化條件以及區(qū)域自然外部因素：外界環(huán)境理化條件以及區(qū)域自然地理?xiàng)l件地理?xiàng)l件 酸堿條件酸堿條件 氧化還原條件氧化還原條件 膠體的種類(lèi)、數(shù)量膠體的種類(lèi)、數(shù)量 絡(luò)合配位體的數(shù)量、性質(zhì)絡(luò)合配位體的數(shù)量、性質(zhì)二、二、 污染物的形態(tài)和分布污染物的形態(tài)和分布1、形態(tài)：環(huán)境中污染物的外部形狀、化學(xué)組成和、形態(tài)：環(huán)境中污染物的外部形狀、化學(xué)組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)形式。內(nèi)部

5、結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)形式。form：外觀（形式）；：外觀（形式）；species：內(nèi)在：內(nèi)在包括：包括：價(jià)態(tài)，如價(jià)態(tài)，如Cr（VI）、）、 Cr（III）化合態(tài)，如有機(jī)汞和無(wú)機(jī)汞化合態(tài)，如有機(jī)汞和無(wú)機(jī)汞結(jié)構(gòu)態(tài)，如同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)態(tài)，如同分異構(gòu)體絡(luò)合態(tài)絡(luò)合態(tài)幾種重要的形態(tài)分類(lèi)幾種重要的形態(tài)分類(lèi) 離子態(tài)離子態(tài) 代換態(tài)代換態(tài) 膠體膠體 有機(jī)結(jié)合態(tài)有機(jī)結(jié)合態(tài) 難溶態(tài)難溶態(tài)2、分布：污染物在環(huán)境多組分間分布，不僅指在、分布：污染物在環(huán)境多組分間分布，不僅指在環(huán)境空間的濃度分布，而且還指污染物不同形態(tài)、環(huán)境空間的濃度分布，而且還指污染物不同形態(tài)、不同相態(tài)之間的分配。不同相態(tài)之間的分配。 例：汞形態(tài)的分布例：汞形態(tài)的分

6、布 大氣：以金屬汞和汞蒸汽、二甲基汞以及顆粒態(tài)汞等大氣：以金屬汞和汞蒸汽、二甲基汞以及顆粒態(tài)汞等形式存在形式存在 水體：水溶性汞，不同價(jià)態(tài)、多種絡(luò)合物水體：水溶性汞，不同價(jià)態(tài)、多種絡(luò)合物 沉積物：顆粒態(tài)汞沉積物：顆粒態(tài)汞三、轉(zhuǎn)化三、轉(zhuǎn)化1、定義、定義 指污染物在環(huán)境中通過(guò)物理、化學(xué)或生物的指污染物在環(huán)境中通過(guò)物理、化學(xué)或生物的作用改變形態(tài)或轉(zhuǎn)變成另一種物質(zhì)的過(guò)程。作用改變形態(tài)或轉(zhuǎn)變成另一種物質(zhì)的過(guò)程。2、形式、形式 物理轉(zhuǎn)化：通過(guò)蒸發(fā)、滲透、凝聚、吸附以物理轉(zhuǎn)化：通過(guò)蒸發(fā)、滲透、凝聚、吸附以及放射性元素的蛻變及放射性元素的蛻變 化學(xué)轉(zhuǎn)化：通過(guò)各種化學(xué)反應(yīng)化學(xué)轉(zhuǎn)化：通過(guò)各種化學(xué)反應(yīng) 生物轉(zhuǎn)化：通

7、過(guò)生物的吸收和代謝作用生物轉(zhuǎn)化：通過(guò)生物的吸收和代謝作用3、轉(zhuǎn)化的結(jié)果：、轉(zhuǎn)化的結(jié)果： 兩種可能：污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)或易降解結(jié)兩種可能：污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)或易降解結(jié)構(gòu)構(gòu) 污染物的毒性增強(qiáng)或轉(zhuǎn)化為難降解結(jié)構(gòu)污染物的毒性增強(qiáng)或轉(zhuǎn)化為難降解結(jié)構(gòu) 以光化學(xué)氧化、催化氧化反應(yīng)為主以光化學(xué)氧化、催化氧化反應(yīng)為主 例一：光化學(xué)煙霧（例一：光化學(xué)煙霧（Photochemical Smog） 光化學(xué)煙霧是大氣中氮氧化物和碳?xì)浠衔镌谧贤夤饣瘜W(xué)煙霧是大氣中氮氧化物和碳?xì)浠衔镌谧贤饩€(xiàn)照射下反應(yīng)生成的多種污染物的混合物。線(xiàn)照射下反應(yīng)生成的多種污染物的混合物。 光化學(xué)煙霧最具危害的兩種物質(zhì)是臭氧光化學(xué)煙霧最具危害

8、的兩種物質(zhì)是臭氧(O3)和過(guò)氧和過(guò)氧乙酰硝酸酯乙酰硝酸酯(peroxyacetylnitrates , PAN)。例二：酸雨（例二：酸雨（Acid Rain）：）：SO2 SO3 4、大氣中的轉(zhuǎn)化、大氣中的轉(zhuǎn)化 NO2（微量） NO2 + UV NO2 NO2 NO + O O + O2 O3 O3 + NO NO2 + O2 O3 O3 + HC 醛類(lèi)及其它氧化物 醛類(lèi) 復(fù)雜的有機(jī)化合物 刺激眼睛 NO 汽車(chē)排氣 HC NO2 太陽(yáng) 紫外光 紫外光 HC + O2 + NO2 + UV O3 + 甲醛 + PAN + 氧化產(chǎn)物 O3 PAN 甲醛、 丙稀醛等 傷害植物 傷害植物 刺激眼睛 刺

9、激眼睛 氧化產(chǎn)物 聚合與核長(zhǎng)大 氣溶膠 光霧 *圖1-2光化學(xué)煙霧形成過(guò)程5、水體中的轉(zhuǎn)化水體中的轉(zhuǎn)化主要是生化作用主要是生化作用 氧化還原作用氧化還原作用 天然水體本身是一個(gè)氧化還原體系，含有多種天然水體本身是一個(gè)氧化還原體系，含有多種無(wú)機(jī)、有機(jī)氧化劑和還原劑，如無(wú)機(jī)、有機(jī)氧化劑和還原劑，如DO、Fe3+、Mn4+、S2、有機(jī)化合物等，對(duì)污染物的轉(zhuǎn)化起重要作、有機(jī)化合物等，對(duì)污染物的轉(zhuǎn)化起重要作用。用。 水體中的氧化還原類(lèi)型、速率和平衡，在很大程水體中的氧化還原類(lèi)型、速率和平衡，在很大程度上決定了水中重要污染物的性質(zhì)。如：厭氧性度上決定了水中重要污染物的性質(zhì)。如：厭氧性湖泊湖泊 水體中的許多

10、氧化還原反應(yīng)均為微生物催化水體中的許多氧化還原反應(yīng)均為微生物催化反應(yīng)反應(yīng)。氧垂曲線(xiàn)（氧垂曲線(xiàn)（Oxygen Sag Curve）（）（P36）氧垂曲線(xiàn)的定義氧垂曲線(xiàn)的定義 在河流受到有機(jī)物污染時(shí)，由于有機(jī)物的氧化分解作用在河流受到有機(jī)物污染時(shí)，由于有機(jī)物的氧化分解作用，水體的，水體的DO發(fā)生變化。從污染源到河流下游一定距離發(fā)生變化。從污染源到河流下游一定距離內(nèi)，可繪制一條內(nèi)，可繪制一條DO逐漸變化的曲線(xiàn)，稱(chēng)之為氧垂曲線(xiàn)逐漸變化的曲線(xiàn)，稱(chēng)之為氧垂曲線(xiàn)。根據(jù)有機(jī)物在水體中分解變化和根據(jù)有機(jī)物在水體中分解變化和DO的變化，可把受污河流的變化，可把受污河流分成幾段分成幾段: 清潔區(qū)：未受污染清潔區(qū)：未

11、受污染 分解區(qū)：分解區(qū)： 細(xì)菌分解有機(jī)物，細(xì)菌分解有機(jī)物， DO下降下降 腐敗區(qū)：腐敗區(qū)： DO消耗殆盡，進(jìn)行缺氧分解消耗殆盡，進(jìn)行缺氧分解 恢復(fù)區(qū)：有機(jī)物分解接近完成，恢復(fù)區(qū)：有機(jī)物分解接近完成， DO上升并接近飽和上升并接近飽和 清潔區(qū)：恢復(fù)原始狀態(tài)清潔區(qū)：恢復(fù)原始狀態(tài) 配合作用配合作用 無(wú)機(jī)配位體：無(wú)機(jī)配位體：OH、Cl、CO32-、HCO3等等 有機(jī)配位體：氨基酸、腐植酸、洗滌劑、清潔有機(jī)配位體：氨基酸、腐植酸、洗滌劑、清潔劑等劑等 生物降解作用：微生物生物降解作用：微生物6、土壤中的轉(zhuǎn)化、土壤中的轉(zhuǎn)化 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，固、液、氣三相結(jié)構(gòu)復(fù)雜，固、液、氣三相 污染物和土壤的理化性質(zhì)都很重要污

12、染物和土壤的理化性質(zhì)都很重要 生物降解生物降解起重要作用。起重要作用。 各種污染物在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化過(guò)程是復(fù)雜的，各種污染物在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化過(guò)程是復(fù)雜的，往往存在相互影響、制約的關(guān)系，研究污染往往存在相互影響、制約的關(guān)系，研究污染物的物理化學(xué)和生物的轉(zhuǎn)化機(jī)制和過(guò)程是闡物的物理化學(xué)和生物的轉(zhuǎn)化機(jī)制和過(guò)程是闡明污染物的環(huán)境行為，遷移轉(zhuǎn)化與歸宿和對(duì)明污染物的環(huán)境行為，遷移轉(zhuǎn)化與歸宿和對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響的基礎(chǔ)工作。生態(tài)系統(tǒng)影響的基礎(chǔ)工作。四、生物地球化學(xué)循環(huán)四、生物地球化學(xué)循環(huán)1、概述、概述、定義：生物的、定義：生物的合成作用合成作用和和礦化作用礦化作用所引所引起的污染物周而復(fù)始的循環(huán)運(yùn)動(dòng)過(guò)程。起的污染物周而復(fù)始的循環(huán)運(yùn)動(dòng)過(guò)程。 注：合成作用指生物（主要是綠色植物）將注：合成作用指生物（主要是綠色植物）將吸收的環(huán)境化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樯矬w本身的有吸收的環(huán)境化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樯矬w本身的有機(jī)物質(zhì)的過(guò)程。機(jī)物質(zhì)的過(guò)程。 礦化作用指生物通過(guò)代謝作用（包括微生物礦化作用