第二节污染物的迁移与转化

1、第二节第二节 污染物的迁移与转化污染物的迁移与转化一、一、污染物在环境中的迁移污染物在环境中的迁移1、概述：、概述：（1）定义：指污染物在环境中发生的空间位置的移动及其引起的富定义：指污染物在环境中发生的空间位置的移动及其引起的富集、分散和消失的过程。集、分散和消失的过程。（2）污染物进入环境的途径包括：污染物进入环境的途径包括：人类活动过程中无意排放人类活动过程中无意排放工业三废工业三废人类活动过程中故意应用人类活动过程中故意应用注：注： 进入环境的污染物可以在各个环境要素（水、气、土）中发生迁移进入环境的污染物可以在各个环境要素（水、气、土）中发生迁移并输送到很远的距离。污染物的长距离传送

2、，往往由局部性污染引并输送到很远的距离。污染物的长距离传送，往往由局部性污染引发区域性污染甚至全球性污染，这也是环境污染成为当代主要环境发区域性污染甚至全球性污染，这也是环境污染成为当代主要环境问题的原因之一。问题的原因之一。2、迁移的方式、迁移的方式（1）机械迁移机械迁移 a、水的机械迁移作用、水的机械迁移作用 b、气的机械迁移作用、气的机械迁移作用 c、重力的机械迁移作用、重力的机械迁移作用（2）物理化学迁移物理化学迁移 污染物在环境中迁移的最重要的形式。污染物在环境中迁移的最重要的形式。 a、溶解沉淀作用、络合螯合作用、吸附解吸作用、氧化还溶解沉淀作用、络合螯合作用、吸附解吸作用、氧化还

3、原作用、水解作用原作用、水解作用 b、化学分解、光化学分解、生物化学分解化学分解、光化学分解、生物化学分解（3）生物迁移生物迁移 非常复杂，通过生物的吸收、代谢、生长、死亡等过程所实现非常复杂，通过生物的吸收、代谢、生长、死亡等过程所实现 例：生物通过食物链对重金属的放大积累作用例：生物通过食物链对重金属的放大积累作用3、影响迁移的因素：、影响迁移的因素：（1）内部因素：污染物自身的物理化学性内部因素：污染物自身的物理化学性质：质： a、组成该物质的元素所具有的组成化合物的能力、组成该物质的元素所具有的组成化合物的能力 b 、形成不同的电价离子能力、形成不同的电价离子能力、 c 、水解能力、水

4、解能力、 d 、形成络合物的能力、形成络合物的能力、 e 、被胶体吸附的能力、被胶体吸附的能力 f 、原子的电负性、离子半径、电价、离子电位和化合物的键性、原子的电负性、离子半径、电价、离子电位和化合物的键性、溶解度溶解度（2）外部因素：外界环境理化条件以及区域自然外部因素：外界环境理化条件以及区域自然地理条件地理条件 酸碱条件酸碱条件 氧化还原条件氧化还原条件 胶体的种类、数量胶体的种类、数量 络合配位体的数量、性质络合配位体的数量、性质二、二、 污染物的形态和分布污染物的形态和分布1、形态：环境中污染物的外部形状、化学组成和、形态：环境中污染物的外部形状、化学组成和内部结构的表现形式。内部

5、结构的表现形式。form：外观（形式）；：外观（形式）；species：内在：内在包括：包括：价态，如价态，如Cr（VI）、）、 Cr（III）化合态，如有机汞和无机汞化合态，如有机汞和无机汞结构态，如同分异构体结构态，如同分异构体络合态络合态几种重要的形态分类几种重要的形态分类 离子态离子态 代换态代换态 胶体胶体 有机结合态有机结合态 难溶态难溶态2、分布：污染物在环境多组分间分布，不仅指在、分布：污染物在环境多组分间分布，不仅指在环境空间的浓度分布，而且还指污染物不同形态、环境空间的浓度分布，而且还指污染物不同形态、不同相态之间的分配。不同相态之间的分配。 例：汞形态的分布例：汞形态的分

6、布 大气：以金属汞和汞蒸汽、二甲基汞以及颗粒态汞等大气：以金属汞和汞蒸汽、二甲基汞以及颗粒态汞等形式存在形式存在 水体：水溶性汞，不同价态、多种络合物水体：水溶性汞，不同价态、多种络合物 沉积物：颗粒态汞沉积物：颗粒态汞三、转化三、转化1、定义、定义 指污染物在环境中通过物理、化学或生物的指污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变形态或转变成另一种物质的过程。作用改变形态或转变成另一种物质的过程。2、形式、形式 物理转化：通过蒸发、渗透、凝聚、吸附以物理转化：通过蒸发、渗透、凝聚、吸附以及放射性元素的蜕变及放射性元素的蜕变 化学转化：通过各种化学反应化学转化：通过各种化学反应 生物转化：通

7、过生物的吸收和代谢作用生物转化：通过生物的吸收和代谢作用3、转化的结果：、转化的结果： 两种可能：污染物转化为无毒物质或易降解结两种可能：污染物转化为无毒物质或易降解结构构 污染物的毒性增强或转化为难降解结构污染物的毒性增强或转化为难降解结构 以光化学氧化、催化氧化反应为主以光化学氧化、催化氧化反应为主 例一：光化学烟雾（例一：光化学烟雾（Photochemical Smog） 光化学烟雾是大气中氮氧化物和碳氢化合物在紫外光化学烟雾是大气中氮氧化物和碳氢化合物在紫外线照射下反应生成的多种污染物的混合物。线照射下反应生成的多种污染物的混合物。 光化学烟雾最具危害的两种物质是臭氧光化学烟雾最具危害

8、的两种物质是臭氧(O3)和过氧和过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、大气中的转化、大气中的转化 NO2（微量） NO2 + UV NO2 NO2 NO + O O + O2 O3 O3 + NO NO2 + O2 O3 O3 + HC 醛类及其它氧化物 醛类 复杂的有机化合物 刺激眼睛 NO 汽车排气 HC NO2 太阳 紫外光 紫外光 HC + O2 + NO2 + UV O3 + 甲醛 + PAN + 氧化产物 O3 PAN 甲醛、 丙稀醛等 伤害植物 伤害植物 刺激眼睛 刺

9、激眼睛 氧化产物 聚合与核长大 气溶胶 光雾 *图1-2光化学烟雾形成过程5、水体中的转化水体中的转化主要是生化作用主要是生化作用 氧化还原作用氧化还原作用 天然水体本身是一个氧化还原体系，含有多种天然水体本身是一个氧化还原体系，含有多种无机、有机氧化剂和还原剂，如无机、有机氧化剂和还原剂，如DO、Fe3+、Mn4+、S2、有机化合物等，对污染物的转化起重要作、有机化合物等，对污染物的转化起重要作用。用。 水体中的氧化还原类型、速率和平衡，在很大程水体中的氧化还原类型、速率和平衡，在很大程度上决定了水中重要污染物的性质。如：厌氧性度上决定了水中重要污染物的性质。如：厌氧性湖泊湖泊 水体中的许多

10、氧化还原反应均为微生物催化水体中的许多氧化还原反应均为微生物催化反应反应。氧垂曲线（氧垂曲线（Oxygen Sag Curve）（）（P36）氧垂曲线的定义氧垂曲线的定义 在河流受到有机物污染时，由于有机物的氧化分解作用在河流受到有机物污染时，由于有机物的氧化分解作用，水体的，水体的DO发生变化。从污染源到河流下游一定距离发生变化。从污染源到河流下游一定距离内，可绘制一条内，可绘制一条DO逐渐变化的曲线，称之为氧垂曲线逐渐变化的曲线，称之为氧垂曲线。根据有机物在水体中分解变化和根据有机物在水体中分解变化和DO的变化，可把受污河流的变化，可把受污河流分成几段分成几段: 清洁区：未受污染清洁区：未

11、受污染 分解区：分解区： 细菌分解有机物，细菌分解有机物， DO下降下降 腐败区：腐败区： DO消耗殆尽，进行缺氧分解消耗殆尽，进行缺氧分解 恢复区：有机物分解接近完成，恢复区：有机物分解接近完成， DO上升并接近饱和上升并接近饱和 清洁区：恢复原始状态清洁区：恢复原始状态 配合作用配合作用 无机配位体：无机配位体：OH、Cl、CO32-、HCO3等等 有机配位体：氨基酸、腐植酸、洗涤剂、清洁有机配位体：氨基酸、腐植酸、洗涤剂、清洁剂等剂等 生物降解作用：微生物生物降解作用：微生物6、土壤中的转化、土壤中的转化 结构复杂，固、液、气三相结构复杂，固、液、气三相 污染物和土壤的理化性质都很重要污

12、染物和土壤的理化性质都很重要 生物降解生物降解起重要作用。起重要作用。 各种污染物在环境中的转化过程是复杂的，各种污染物在环境中的转化过程是复杂的，往往存在相互影响、制约的关系，研究污染往往存在相互影响、制约的关系，研究污染物的物理化学和生物的转化机制和过程是阐物的物理化学和生物的转化机制和过程是阐明污染物的环境行为，迁移转化与归宿和对明污染物的环境行为，迁移转化与归宿和对生态系统影响的基础工作。生态系统影响的基础工作。四、生物地球化学循环四、生物地球化学循环1、概述、概述、定义：生物的、定义：生物的合成作用合成作用和和矿化作用矿化作用所引所引起的污染物周而复始的循环运动过程。起的污染物周而复始的循环运动过程。 注：合成作用指生物（主要是绿色植物）将注：合成作用指生物（主要是绿色植物）将吸收的环境化学物质转变为生物体本身的有吸收的环境化学物质转变为生物体本身的有机物质的过程。机物质的过程。 矿化作用指生物通过代谢作用（包括微生物矿化作用