典型环境现象或现象与重要环境污染物

1、典型环境现象或现象与重要环境污染物1、逆温（ 1 ）逆温由于过程的不同，可分为近地面的逆温、自由大气的逆温。近地面的逆温：辐射逆温、平流逆温、融雪逆温、地形逆温自由大气逆温：乱流逆温、下沉逆温、锋面逆温（2）危害：在对流层中，由于低层空气受热不均，能够使气体发生垂直对流运动，致使对流层上下空气发生交换。通过垂直对流运动，污染源排放的污染物能够被输送到远方，并由于分散作用而使污染物浓度降低。逆温现象经常发生在较低气层中，这时气层稳定性特强， 对大气垂直流动形成巨大障碍，地面气流不易上升，使地面污染源排放出来的污染物难以借气流上升而扩散。2、大气中的主要污染物（ 1 ）定义 ： 大气污染物是指由于

2、人类活动或是自然过程所直接排入大气或在大气中新转化生成的对人或环境产生有害影响的物质。（2）分类：大气污染物按存在形式分可分为气态污染物和颗粒态污染物 ；按照化学组成可以分为含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物和含卤素化合物；按形成过程可以分为一次污染物和二次污染物；一次污染物：直接从污染源排放的污染物质。如一氧化碳二氧化硫一氧化氮等。二次污染物：由一次污染物经过化学反应形成的污染物质。如臭氧、硫酸盐颗粒物等。（ 3）重要污染物来源及消除途径（ 1）含硫化合物大气中的含硫化合物主要包括：氧硫化碳（ COS） 、 二硫化碳 （ CS2） 、 二甲基硫（ CH3）2S、 硫化氢 （ H2S） 、 二

3、氧化硫 （ SO2） 、 三氧化硫 （ SO3） 、 硫酸 （ H2SO4） 、 亚硫酸盐 （ MSO3） 和硫酸盐（MSO4）等。大气中的SO2 （就大城市及其周围地区来说）主要来源于含硫燃料 的燃烧。大气中的 SO2约有50%会转化形成H2SO4或SO42-,另外50%可以通过干、湿沉 降从大气中消除。H2S 主要来自动植物机体的腐烂，即主要由植物机体中的硫酸盐经微生物的厌氧活动还原产生。大气中H2s主要的去除反应为： HO + H2S - H2O + SH。（ 2）含氮化合物大气中存在的含量比较高的氮氧化物主要包括氧化亚氮（N2O）、一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。主要讨论一氧化氮

4、（NO）和二氧化氮（NO2）,用通式 NOx表示。NO 和 NO2 是大气中主要的含氮污染物，它们的人为来源主要是燃料的燃烧。 大气中的NOx 最终将转化为硝酸和硝酸盐微粒经湿沉降和干沉降从大气中去除。其中湿沉降是最主要的消除方式。（ 3）含碳化合物大气中含碳化合物主要包括：一氧化碳（CO ） 、二氧化碳（CO2 ） 以及 有机的碳氢化合物（ HC） 和含氧烃类，如醛、酮、酸等。 CO 的天然来源主要包括甲烷的转化、海水中 CO 的挥发、 植物的排放以及森林火灾和农业废弃物焚烧，其中以甲烷的转化最为重要。CO 的人为来源主要是在燃料不完全燃烧时产生的。大气中的CO 可由以下两种途径去除：土壤吸

5、收（土壤中生活的细菌能将CO 代谢为 CO2 和 CH4） ； 与 HO 自由基反应被氧化为CO2。 CO2 的人为来源主要是来自于矿物燃料的燃烧过程。天然来源主要包括海洋脱气、甲烷转化、动植物呼吸和腐败作用以及燃烧作用等。 甲烷 既可以由天然源产生，也可以由人为源产生。除了燃烧过程和原油以及天然气的泄漏 之外，产生甲烷的机制都是厌氧细菌的发酵过程。 反刍动物以及蚂蚁等的呼吸过程也可产生甲烷。甲烷在大气中主要是通过 与HO自由基反应 被消除：CH4 + HO -CH3 + H2O 。（4）含卤素化合物大气中的含卤素化合物主要是指有机的卤代燃和无机的氯化物和氟化物。大气中常见的卤代嫌以甲烷的衍生

6、物， 如甲基氯（CH3C1 ）、甲基澳（CH3Br ）和甲基碘（CH3I ）。它 们主要由天然过程产生，主要来自于 海洋。CH3C1和CH3Br在对流层大气中，可以 和H0 自由基反应。而CH3I在对流层大气中，主要是在太阳光作用下发生 光解，产生原子碘（I）o 许多卤代煌是重要的化学溶剂，也是有机合成工业的重要原料和中间体，如三氯甲烷（CHC13）、三氯乙烷（CH3CC13）、四氯化碳（CC14 ）和氯乙烯（C2H3C1 ）等均可通过生 产和使用过程挥发 进入大气，成为大气中常见的污染物。 它们主要是来自于人为源。 在对流 层中，三氯甲烷和氯乙烯等可通过 与H0自由基反应，转化为HCl,然后

7、经降水而被去除。氟氯煌类中较受关注的是 一氟三氯甲烷（CFC 11或F11）和二氟二氯甲烷（CFC 12或F 12）。它们可以用做致冷剂、气溶胶喷雾剂、电子工业的溶剂、制造塑料的泡沫 发生剂和消防灭火剂等。大气中的氟氯烧类主要是通过它们的生产和使用过程进入大气 的。由人类活动排放到对流层大气中的氟氯煌类化合物，不易在对流层被去除， 它们在对流层的停留时间较长，最可能的消除途径就是扩散进入平流层。3、大气中重要的自由基HO、HO2、R （烷基）、R0 （烷氧基）和 R02 （过氧烷基） 来源：（1） H0:03的光离解（重要来源）；HN02的光离解（污染大气重要来源）；H2O2的光离解；H02与

8、CO的反应（2） HO2：醛（甲醛）的光解（重要来源）；亚硝酸酯的光离解；H2O2的光解；HO与NO的反应（3） R:乙醛的光解；丙酮的光解； O和HO与煌类的氢摘除反应（4） RO:甲基亚硝酸酯的光解；甲基硝酸酯的光解（5） RO2：R与O2的结合4、光化学烟雾与硫酸型烟雾 1）光化学烟雾：含有氮氧化物和碳氢化合物 等一次污染物的大气，在阳光照射下发生化 学反应而产生二次污染物，这种由一次污染物和二次污染物的混合物形成的烟雾污染现象。性质：烟雾呈蓝色、具有强氧化性、能使橡胶开裂、刺激人的眼睛、伤害植物叶子、 大气能见度降低。特征：刺激物浓度峰值出现在 中午和午后；污染区域出现在 污染源下风向

9、几十到 几百公里的范围内。形成条件：大气中有氮氧化物和碳氢化合物 的存在、大气温度较低、有强的阳光照射 控制对策：控制反映活性高的有机物的排放、控制臭氧浓度。12 1 0,ao. f lBrM1电：如 刘；国 力讨日变化曲线：煌和NO的体积分数在早晨达到峰值，是由于交通高峰期，汽车尾气大量排放造成的；随着 太阳辐射的增强，在日光照射下由大气光化学反应而产生的NO2、03和醛类等二次污染物的量也大幅增加， 并在午后左右达到 峰值，要比NO峰值晚出现4-5 h;傍晚交通高峰期，虽然任有较多汽车尾气排放一次污染物，但由于日光已较弱，不足 以引发光化学反应，因而 NO2、O3和醛类也不会再增加。推断：

10、O3和NO2主要是二次污染物。形成机制：光化学烟雾形成反应是一个链反应，链的引发主要是NO2的光解。引发反应 -> 自由基传递反应一务终止反应（碳氢化合物 的存在是自由基转化和增殖的 根本原因）（2）硫酸烟雾型污染：由于煤燃烧而排放出来的 SO2颗粒物以及由SQ氧化所形成的硫酸 盐颗粒物所造成的大气污染现象。生成条件：多发生在冬季、气温较低、湿度较高、日光较弱的气象条件（3）硫酸烟雾与光化学烟雾的比较 ：硫酸烟雾是还原型烟雾，发现较早，已出现多次，燃煤产生，冬季，低温高湿度弱 光照，白天夜间连续；光化学烟雾是氧化型烟雾，发现较晚，汽车尾气，夏秋季，高温低湿度强光照，白 天。蛹fssej君

11、杉现怨利鼻；-，军必俎现坡晚.1血区*JLt上了匕血洌维式氧出色烂口6、中¥酸M蚪集.，出、婵白，芍走tn*R段气晶当C4P以上1上旧Aft目表伸有悠电白天划小虫金均申液，司小声出!自匕比：.呻出为”号匚市1：,作习.一率30后鹏工 佗附坏作毛，芦甜可言姬亡*例题：说明光化学烟雾现象和硫酸烟雾现象、区别、发生条件。（一）光化学烟雾现象发生条件：污染源条件（物质要素）：氮氧化物和碳氢化合物等。气象条件：强烈光照；低风速、低湿度、逆温天气。地理条件：主要条件是太阳辐射强度。还受该地的纬度、海拔高度、季节、天气等条件的 影响。（二）硫酸烟雾现象 一一发生条件：（1）这种污染一般发生在 冬季

12、、气温低、湿度高和日光弱 的天气条件下。（2）硫酸烟雾形成过程中，二氧化硫转化为三氧化硫的氧化反应主要靠雾滴中镒、铁、氨的催化氧化过程。5、酸雨酸雨：pH小于5.6的各种形式的酸性降水，包括雨、雪、霜、雹、雾、露等。（1）影响酸雨形成的因素：酸性污染物的排放及其转化条件（SQ排放量、气温、湿度）大气中的NH3 （土壤中含氮肥料挥发、风沙扬尘）颗粒物酸度及其缓冲能力（所含金属可催化 SQ氧化；对酸起中和作用）天气形势影响（气象和地形是否有利于污染物的扩散）（2）酸雨危害：酸雨可以直接使大片森林死亡，农作物枯萎；也会使土壤酸化，抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗与土壤离子结合的钙、镁、钾等营养

13、元素，使土壤贫瘠化；还可使湖泊、河流 酸化，并溶解土壤和水体 底泥中的重金属进入水中，毒害 鱼类；加速 建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程；可能危及人体健康。（ 3）控制酸雨的根本措施是减少二氧化硫和氮氧化物的排放。目前世界上减少二氧化硫排放量的主要措施有：原煤 脱硫 技术先使用低硫 燃料，如含硫较低的低硫煤和天然气等。 改进 燃煤技术，减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。对煤燃烧后形成的烟气在排放到大气中之前进行烟气脱硫。开发 新能源 ，如太阳能，风能，核能，可燃冰等.6、温室效应温室效应： 大气中的二氧化碳吸收了地面辐射出来的红外光 能把能量截留 在大气之中，从而使得大气温度升高，这种

14、现象称为温室效应（ 1 ）温室气体：能够引起温室效应的气体称为温室气体。有二氧化碳、甲烷、一氧化碳、二氯乙烷、臭氧、四氯化碳和氟氯烃、CFC 11， CFC 12等都是温室气体。（ 2）机理：温室效应主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气， 这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳等温室气体进入大气造成的。二氧化碳等温室气体具有吸热和隔热的功能。 它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩 ， 使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散 ，其结果是地球表面变热起来。（ 3）危害：地球上的病虫害 增加； 海平面 上升； 气候 反常，海洋风暴增多； 土地干旱，沙漠化面积增大。（ 4）控制措施为

15、加强世界范围内温室气体的控制，1997 年 12 月世界一百四十多个国家和地区通过的京都议定书协议于 05 年 2 月 16 日正式生效。7、臭氧层破坏（1）耗臭氧层物质（ODP）既有天然源，又有人工源。其人工源主要包括：哈龙、 氟利昂、氟氯烃 等物质。（ 2）臭氧层形成与损耗平流层臭氧来源于平流层氧气的分解O2 hv 2O （243nm）2O 2O2 M2O3 M总反应3O2 h2O33导致 臭氧层破坏的催化反应过程：Y O3 YO O2YO O Y O2总反应：O3 O 2O2Y -直接参加破坏 O3的催化活性物种，包括 NOx、HOx 、ClCx等。8、 PM 2.5PM2.5： 细颗粒

16、物指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5 微米的颗粒物。（ 1 ）主要来源：土壤扬尘、海洋气溶胶、汽车尾气、燃料燃烧。（2）危害：为人类活动释放污染物的 主要载体，携带有大量重金属和有机污染物，可吸附在 肺壁上并渗透进入组织的深处引起呼吸道疾病。PM2.5颗粒物与气态污染物的联合作用，还会使空气污染的危害进一步加剧。PM2.5不但对人体健康造成了严重影响，同时也会造成大气能见度大幅度降低。3）控制措施：加强源头控制；加大重点大气污染物减排 力度；加强清洁能源利用；开展机动车污染防治工作；控制生活污染；完善区域空气质量监管体系。9、水体富营养化水体富营养化：指在人类活动的影响下, 生物所需

17、的氮、磷 等营养物质大量进入湖泊 , 河口 ,海湾 等缓流水体, 引起 藻类 及 其他浮游生物迅速繁殖, 水体 溶解氧量下降, 水质恶化, 鱼类 及其他生物大量死亡的现象。发生在海域时叫赤潮 ，发生在湖泊时叫水华 。（ 1 ）危害 ：使 水味变得腥臭难闻；降低水体的透明度；影响水体的溶解氧；向水体释放有毒物质；影响供水水质 并增加 制水成本；导致水生生物的稳定性和多样性降低 , 破坏了湖泊生态平衡。（ 2）措施：1） 控制外源性营养物质输入： 制订营养物质排放标准和水质标准；根据湖泊水环境磷容量 , 实施总量控制；实施截污工程或者引排污染源合理使用土地, 最大限制地减少土壤侵蚀 , 水土流失与

18、肥料流失。2）减少内源性营养物质负荷： 生物性措施： 是指利用水生生物吸收利用氮, 磷元素进行代谢活动这一自然过程达到去除水体中氮, 磷营养物质目的的方法 . 工程性措施： 工程性措施主要包括挖掘底泥沉积物, 进行水体深层曝气, 注水冲稀等 . 化学方法： 包括凝聚沉降和用化学药剂杀藻等。10、土壤与农药土壤污染：当各种污染物 通过各种途径输入土壤其数量超过了土壤的自净能力，并破坏了土壤的功能 和影响了土壤生态系统的平衡 。 特点 ： 隐蔽性、潜在性、不可逆性。（ 1 ）重金属在土壤- 植物体系的迁移转化及其机制影响重金属在土壤-植物中迁移的因素：土壤理化性质（PH、质地、氧化还原电位、有机质

19、含量；重金属的种类、浓度及 在土壤中存在的形态；植物的种类生长发育期；重金属的复合污染；施肥。重金属在土壤-植物中迁移规律：植物对土壤中重金属的富集 规律：1 ）土壤中重金属含量越高，植物体内的重金属含量就越高；2）土壤中有机态重金属含量越高，植物籽实中重金属含量就越高；3）不同的植物 生物学特性 不同，对于金属累积有明显的 种间差异。土壤中的重金属有向 根际土壤迁移 的趋势；土壤胶体粒子对 重金属的固定：土壤胶体对重金属离子的吸附能力与重金属离子的性质及胶体的种类有关。植物对重金属污染产生耐性的几种机制：植物根系作用；重金属与植物的 细胞壁结合；酶系统的作用；形成重金属硫蛋白或植物络合素 。

20、土壤重金属污染的防治措施 ：控制农药的适用；合理适用 化学肥料；加强污染物的监测和管理； 排土、客 土改良；施加抑制剂。（2） 土壤中农药的迁移：迁移主要方式是扩散和质体流动，损失主要途径是挥发。扩散（影响因素：水分含量、吸附、孔隙度、温度、农药本身性质、气流速度）质体流动（由水和土壤微粒或者二者共同作用所致）11、Hg来源：汞在自然界的 浓度不大，但分布很广。19世纪以来，随着工业的发展，汞的用 途越来越广，生产量急剧增加，从而使大量的汞由于人类活动而进入环境。分布：能以零价形态存在于 大气、土壤和天然水 中。空气中汞含量的大部分吸附在 颗粒物上；气相汞的最后归趋是进入 土壤和海底沉积物；在

21、天然水体中，汞主要与水 中存在的悬浮微粒相结合，最后沉降进入水底沉积物。迁移：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的 挥发性最大。 无机汞化合物在生物体内一般容易 排泄。但当汞与生物体内的 高分子结合，形成稳定的 有机汞络合物，就很难排出体外。甲基化：汞废水排入水体后，无机汞被颗粒物吸着沉入 水底，通过微生物体内的 甲基钻 氨酸转移酶 进行汞的甲基化转变。汞的甲基化产物 有一一甲基汞和二甲基汞。汞的甲基化既可在厌氧条件下发生，也可在好氧条件下发生。 在厌氧条件下，主要转化为二甲基汞。在好氧条件下，主要转化为 一甲基汞。生物效应（人体滞留）：由于汞可以与生物体内的 高分子结

22、合，形成稳定的有机汞络 合物，就很难排出体外。此外，烷基汞具有 高脂溶性，且它在生物体内分解速度 缓慢（其 分解半衰期约为70d）,因而会在人体内长期滞留。在环境各圈的迁移转化过程：以汞为例，说明其在环境各圈层的迁移转化过程，见下图。CI空气H4C2H6H（CH 3）2HggL水鱼 k CH3Hg+ iLHg -*沉积物 Hg2CH3Hg+ 细菌” .细菌/ 2=Hg2+H 细菌）（CH3）2Hg'细菌 汞在环境中的存神态有望迁移懦黑 无机汞化合物和有机汞化合物三种。在 好氧或厌氧条件下，水体底质中某些微生物能使二价无机汞盐转变为甲基汞和二甲基汞。甲基汞6脂溶性大，化学性质稳定，容易被

23、鱼类等生物吸收 ， 难以代谢消除 ， 能在食物链中逐级放大 。甲基汞可进一步转化为二甲基汞。 二甲基汞难溶于水，有 挥发性 ， 易散逸到大气 中， 容易被光解为甲烷、乙烷和汞，故大气中二甲基汞存在量很少。在弱酸性水体（pH45）中，二甲基汞也可转化为一甲基汞。12、 As来源： 天然源：砷是一个广泛存在并具有准金属特性的元素。它多以 无机砷 形态分布于许多矿物中，主要含神矿物有神黄铁矿（FeAsS、雄黄矿（As4s4）与雌黄矿（As2s3）。人为源：环境中砷污染主要来自以砷化物 为主要成分的农药 。迁移与转化：在天然水体中， 砷的存在形态为H2AsO4-、 HAsO42-、 H3AsO3 和

24、H2AsO3-。 在天然水表层中，由于溶解氧浓度高，pE 值高， pH 值在 4-9 之间，砷主要以五价的H2AsO4- 和HAsO42-形式存在；在 pH>12.5的碱性水环境中，神主要以 AsO43-形式存在。在 pEv 0.2, pH>4的水环境中，则主要以三价的H3AsO3和H2AsO3形式存在。以上这些形态的神都是水溶性的，它们容易随水发生迁移。在土壤中，砷主要与铁、铝水合氧化物胶体结合的形态存在，土壤的氧化还原电位（Eh）和pH值对土壤中神的溶解度有很大的影响。土壤的 Eh降低，pH值升高，神的溶解 度增大。砷的 生物甲基化反应和生物还原反应是它在环境中转化的一个重要过

25、程。但生物甲基化所产生的砷化合物易被氧化和细菌脱甲基化，结果又使它们回到无机砷化合物的形式。危害：长期接触无机神会对人和动物体内的许多器官产生影响，如造成肝功能异常等。无机神影响人的染色体，服药接触神会增加染色体畸变率。在含砷杀虫剂的生产工业中，呼吸系统的癌症主要与接触无机砷有关。无机砷影响DNA 的修复机制。13、 POPs持久性有机污染物：指通过各种环境介质能够长距离迁移并 长期 存在于环境，具有残留型、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。 （ 斯德哥尔摩公约）特点：能在环境中持久存在；能蓄积在食物链中对有较高营养等级的生物造成影响；能

26、够经过长距离迁移到达偏远地区；在相应环境浓度下会对接触该物质的生物造成有害或有毒效应。（1） PCBs多氯联苯：联苯经氯化 而形成的氯代芳煌类化合物。特点 ：化学稳定性、热稳定性。来源 ：变压器和电容器内的绝缘流体； 在热传导系统和水力系统中作介质 ； 在配制润滑油、 切削油、农药、 油漆 、 油墨、 复写纸、胶黏剂、 封闭剂等的添加剂；塑料中的增塑剂 。分布 ： 由于多氯联苯挥发性和水中溶解度较小，故其在 大气和水中的含量较少；在地下水中发现PCBs 的几率与地表水 中相当；由于PCBs 易被颗粒物所吸附，故在废水流入河口附近的沉积物 中， PCBs 含量较高。水生植物通常可从水中快速吸收

27、PCBs ,其富集系数为1 X 104lx IO5;通过食物链的 传递，鱼体中PCBs的含量约在l7mg/kg范围内；在某些国家的 人乳中也检出一定量的 PCBs。迁移：PCBs通过挥发进入大气，然后经干、湿沉降转入湖泊和海洋；转入水体的PCBs 极易被颗粒物所吸附，沉入沉积物，存在沉积物中的大量PCBs 仍然是今后若干年内食物链污染的主要来源。转化：PCBs由于化学惰性而成为环境中持久性污染物，它在环境中主要转化途径是光化学分解和生物转化。毒性：水中PCBs浓度为10-100ug/L时，便会抑制 水生植物 的生长；浓度为0.1-1.0ug/L 时，会引起 光合作用 减少；而较低浓度就可改变物种的群落结构和自然海藻 的总体组成。大多数鱼种在其生长的各个阶段对 PCBs都很敏感；鸟类吸收PCBs后可引起肾、肝 的扩大和损坏，内部出血，脾脏衰弱等；PCBs还可使水中的 家禽的蛋壳厚度变薄。PCBs对哺乳动物的肝脏可诱导出一系列症状，如月I瘤及癌症的发展。PCBs进入人体后，可引起皮肤溃疡、瘗疮、囊肿及肝损伤、白细胞增加等症，而且除可以 致癌外，还可 以通过母体转移给胎儿致畸。（2） PAH多环芳烧：由若干个苯环彼此稠合在一起或是若干个苯环和戊二烯稠合在一起的化合物。种类：一般以苯环数命名，如果并 a慈，苯并回花（Ba