第二章 环境污染物在生态系统中的行为

1、 第二章第二章 环境污染物在生态系统中的行为环境污染物在生态系统中的行为 第一节第一节 环境污染基本概念环境污染基本概念 第二节第二节 污染物在环境中的迁移与转化污染物在环境中的迁移与转化 第三节第三节 污染物在生物体内转运和转化污染物在生物体内转运和转化 第四节第四节 生物污染对环境的影响生物污染对环境的影响1 第一节第一节 环境污染基本概念环境污染基本概念一、环境污染及其类型一、环境污染及其类型1、环境污染、环境污染 环境污染环境污染（Environmental Pollution）：）： 指有害物质或指有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统因子进入环境，并在环境中

2、扩散、迁移、转化，使环境系统结构与功能发生变化，对人类以及其它生物的生存和发展产结构与功能发生变化，对人类以及其它生物的生存和发展产生不利影响的现象。生不利影响的现象。 在通常情况下，环境污染主要指在通常情况下，环境污染主要指人类活动人类活动引起环境质量的引起环境质量的下降，而有害于人类及其它生物的正常生存和发展的现象。下降，而有害于人类及其它生物的正常生存和发展的现象。 22、环境污染的类型、环境污染的类型 大气污染、水体污染和土壤污染（按环境要素）；大气污染、水体污染和土壤污染（按环境要素）； 生物污染、化学污染生物污染、化学污染、物理污染（按污染物的性质）；物理污染（按污染物的性质）；

3、废气污染、废水污染、固体废弃物污染、辐射污染和噪声污废气污染、废水污染、固体废弃物污染、辐射污染和噪声污染（按污染物的形态）；染（按污染物的形态）； 生产和生活污染，如工业污染、农业污染和交通污染等（按生产和生活污染，如工业污染、农业污染和交通污染等（按污染物产生的原因）。污染物产生的原因）。3二、环境效应二、环境效应 环境污染不仅可使环境结构和功能发生变化，还可由这些环境污染不仅可使环境结构和功能发生变化，还可由这些变化变化衍生出多种环境效应衍生出多种环境效应。其中：。其中：1、环境生物效应、环境生物效应 环境诸要素变化而导致环境诸要素变化而导致生态系统变化生态系统变化的效果。如的效果。如:

4、 现代大型水利工程现代大型水利工程，使鱼、虾、蟹等水生生物的繁殖，使鱼、虾、蟹等水生生物的繁殖受到不同程度的影响。受到不同程度的影响。 工业废水工业废水大量排入江河、湖泊和海大量排入江河、湖泊和海洋，也会使鱼洋，也会使鱼、贝类等水生生物受到严重危害。贝类等水生生物受到严重危害。 对森林对森林的的滥砍滥伐滥砍滥伐，不仅会造成水土流失、增加干旱、风沙等灾不仅会造成水土流失、增加干旱、风沙等灾害，而使农业减产、城市受害，而且还会使害，而使农业减产、城市受害，而且还会使鸟类、野生动鸟类、野生动物物的栖息场所缩减，影响它们的繁衍，增多虫害等等。的栖息场所缩减，影响它们的繁衍，增多虫害等等。42、环境化学

5、效应、环境化学效应 在各种环境条件的影响下，在各种环境条件的影响下，物质之间的化学反应物质之间的化学反应所引所引起的环境效果。如：起的环境效果。如： 环境酸化环境酸化:主要是酸雨造成的地面的主要是酸雨造成的地面的水体和土壤的酸水体和土壤的酸度增大度增大，使农业和渔业减产。，使农业和渔业减产。 环境盐碱化环境盐碱化:主要是由于大量的主要是由于大量的可溶性盐、碱类物质可溶性盐、碱类物质在在水体和土壤中长期积累而造成，这种效应能使水体和土壤中长期积累而造成，这种效应能使农作物农作物因因生长受阻而造成减产，还会导致生长受阻而造成减产，还会导致土壤和地下水土壤和地下水的质量降的质量降低。低。 53、环境

6、物理效应、环境物理效应 环境物理作用引起的环境效果。环境物理作用引起的环境效果。（1）温室效应）温室效应：大气中：大气中CO2不断增加，不断增加，吸收红外光吸收红外光而而使地球温度升高的现象。是由于矿物的燃烧破坏了大使地球温度升高的现象。是由于矿物的燃烧破坏了大气中气中CO2的产生和吸收自然平衡。的产生和吸收自然平衡。 （2）热岛效应）热岛效应：城市的气温高于周围一带（郊区）的：城市的气温高于周围一带（郊区）的现象。原因现象。原因1）城市和工业区固体燃料的燃烧，放出）城市和工业区固体燃料的燃烧，放出大量的热量；大量的热量；2）城市的建筑群和街道的辐射热量。）城市的建筑群和街道的辐射热量。 67

7、（3）噪声）噪声、地面沉降地面沉降 噪声与振动主要是由工矿企业的噪声与振动主要是由工矿企业的机器机器和交通道路的和交通道路的车车辆辆造成的。噪声与振动不仅会干扰人的造成的。噪声与振动不仅会干扰人的思维活动思维活动和和工作休工作休息息，而且还对人体健康有很大的危害，对，而且还对人体健康有很大的危害，对人听觉系统、神人听觉系统、神经系统、内分泌系统经系统、内分泌系统都有影响。都有影响。 另外，地处平原的大城市，由于过量另外，地处平原的大城市，由于过量开采地下水开采地下水，就，就会引起会引起地面下沉地面下沉。8三、污染源三、污染源 通常指向环境排放有害物质或对环境产生有害影响通常指向环境排放有害物质

8、或对环境产生有害影响场场所所、设备和装置设备和装置，是造成环境污染的污染物发生源。，是造成环境污染的污染物发生源。 1、天然污染源、天然污染源：自然界自行向环境排放有害物质或造：自然界自行向环境排放有害物质或造成有害影响有场所，如活动火山。成有害影响有场所，如活动火山。 2、人为污染源、人为污染源：指人类在生产活动过程中所形成的污：指人类在生产活动过程中所形成的污染源。染源。 其中其中: : 9其中分：其中分：（1）工业污染源）工业污染源 工业生产过程中，通过排放废气、废水、废渣和废热污工业生产过程中，通过排放废气、废水、废渣和废热污染大气、土壤和水体，染大气、土壤和水体， 还可产生噪声、振动

9、、核辐射危还可产生噪声、振动、核辐射危害环境，是工业污染源。害环境，是工业污染源。（2）农业污染源）农业污染源 若不合理的若不合理的施肥施肥和和农药农药使用会破坏土壤结构和自然生态使用会破坏土壤结构和自然生态系统，是农业污染源。系统，是农业污染源。（3）生活污染源）生活污染源 人类消费活动所产生的废水、废气和废渣对污染的环境人类消费活动所产生的废水、废气和废渣对污染的环境，是生活污染源。主要由人口密集的城市造成。，是生活污染源。主要由人口密集的城市造成。 1）煤）煤炉炉，消耗能源排出废气造成大污染。，消耗能源排出废气造成大污染。2）排出生排出生活污水造成水体污染活污水造成水体污染。生活污水中可

10、能含有有机物、洗涤。生活污水中可能含有有机物、洗涤剂、氯化物和一些致病菌、病毒和寄生。剂、氯化物和一些致病菌、病毒和寄生。3）生活垃圾生活垃圾如废如废纸、废塑料、厨房垃圾、装饰垃圾等。纸、废塑料、厨房垃圾、装饰垃圾等。 11（4）交通污染源）交通污染源 1）交通运行过程中会产生的）交通运行过程中会产生的噪声噪声和和引起的振动引起的振动；以；以及汽车运行过程中会产生及汽车运行过程中会产生尾气尾气，含，含CO、NOx、SO2、铅、铅化合物、苯并芘等有毒物质；化合物、苯并芘等有毒物质； 2）在）在运载有毒有害物质运载有毒有害物质过程中有害物质的过程中有害物质的泄漏泄漏； 3） 清洗车体清洗车体、船体

11、时会产生的、船体时会产生的扬尘和污水扬尘和污水等，都对等，都对周围环境都会产生污染。周围环境都会产生污染。 12四、污染物四、污染物 1、污染物、污染物: 指进入环境后能使环境的结构、状态和性质发指进入环境后能使环境的结构、状态和性质发生变化、直接或间接有害于人类生存和发展的物质。生变化、直接或间接有害于人类生存和发展的物质。 若按污染物的来源分：若按污染物的来源分：1）自然污染物自然污染物：如火山释放的：如火山释放的SO2、尘埃等。、尘埃等。2）人为污染物人为污染物：是人类在生产和生活过程：是人类在生产和生活过程中产生的不为人类利用的物质和能量。中产生的不为人类利用的物质和能量。 特点特点：

12、其形成与产：其形成与产生主要取决于科学生主要取决于科学技术水平、工艺设备技术水平、工艺设备、生产管理生产管理以及人以及人们的环境意识等多方面的因素。可分为：生产性污染物和们的环境意识等多方面的因素。可分为：生产性污染物和生活性污染物。生活性污染物。 13其中又分为：其中又分为： 1）按环境要素分：大气、水体、土壤和生物污染物。）按环境要素分：大气、水体、土壤和生物污染物。 2）按污染物的形态分：气体、液体和固体污染物。）按污染物的形态分：气体、液体和固体污染物。 3）按污染物的性质分：化学、物理和生物污染物。化学污）按污染物的性质分：化学、物理和生物污染物。化学污染物又可分为无机和有机污染物；

13、生物污染物又分为病原染物又可分为无机和有机污染物；生物污染物又分为病原体和变应原污染物；体和变应原污染物； 4）按对人体有害性分：致畸物、致突变物和致癌物、可吸）按对人体有害性分：致畸物、致突变物和致癌物、可吸入颗粒以及恶臭物等。入颗粒以及恶臭物等。142、优先污染物、优先污染物（1）优先污染物提出背景）优先污染物提出背景 1）大量污染物进入市场）大量污染物进入市场：全世界每年以约：全世界每年以约1000多种化学多种化学品的速度进入市场，以农药为例，全球使用量以每年品的速度进入市场，以农药为例，全球使用量以每年12.4%的速度增加。的速度增加。 2）这些化学污染物大多是有毒的）这些化学污染物大

14、多是有毒的。此外，这些有毒污染。此外，这些有毒污染物往往难降解，并有生物积累和三致作用，有的可通过迁移物往往难降解，并有生物积累和三致作用，有的可通过迁移、转化、富集，浓度可提高数倍至上百倍，对人体健康造成、转化、富集，浓度可提高数倍至上百倍，对人体健康造成潜在危害。潜在危害。 15（2）优先污染物概念）优先污染物概念 有毒物质品种繁多，难以对每一种污染物都制定控制有毒物质品种繁多，难以对每一种污染物都制定控制标准。因而提出在众多污染物中，筛选出潜在危险大的标准。因而提出在众多污染物中，筛选出潜在危险大的作为优先研究和控制的污染物，这些污染物就称作为优先研究和控制的污染物，这些污染物就称优先污

15、优先污染物染物。 各国家由于发展水平不同，各国家由于发展水平不同， 在不同时期列出了种类在不同时期列出了种类不同的优先污染物。其中：不同的优先污染物。其中： 美美 国国：70年代中期，在年代中期，在“清洁水法清洁水法”中明确规定了中明确规定了129种优先污染物，其中种优先污染物，其中114种是有毒有机污染物。种是有毒有机污染物。16联邦德国联邦德国：于：于1980年公布了年公布了120种水有毒污染物。种水有毒污染物。前苏联前苏联：1975年公布了年公布了496种有机污染物在综合用水中的极种有机污染物在综合用水中的极限允许浓度，限允许浓度，10年后公布修改了的年后公布修改了的 561种有机污染物

16、在水中种有机污染物在水中的极限允许浓度。的极限允许浓度。中中 国国：1990年首次公布了水中优先控制污染物黑名单，计年首次公布了水中优先控制污染物黑名单，计68种优先控制污染物。见种优先控制污染物。见P27，表，表1-2。17 第二节第二节 污染物在环境中的迁移与转化污染物在环境中的迁移与转化一、污染物在环境中的迁移一、污染物在环境中的迁移 污染物的迁移污染物的迁移：是指污染物在环境中所发生的：是指污染物在环境中所发生的空间位置空间位置的移动，而引起的污染物的富集、分散和消失的过程。的移动，而引起的污染物的富集、分散和消失的过程。 污染物可以传送到很远的距离，由局部性污染引起区污染物可以传送到

17、很远的距离，由局部性污染引起区域性污染，甚至造成全球性污染。域性污染，甚至造成全球性污染。 如污染物在水体和大气中的迁移扩散。如污染物在水体和大气中的迁移扩散。 18（一）污染物迁移方式（一）污染物迁移方式 1、机械迁移、机械迁移 （1）气的机械性迁移）气的机械性迁移：污染物在大气中的：污染物在大气中的自由扩散自由扩散作作用和被用和被气流搬运气流搬运的作用。影响因素有：气象条件、地形的作用。影响因素有：气象条件、地形地貌、排放浓度、排放高度。规律：污染物的气迁移与地貌、排放浓度、排放高度。规律：污染物的气迁移与污染物在大气中的排放量成正比。污染物在大气中的排放量成正比。 （2）水的机械性迁移）

18、水的机械性迁移：包括污染物在水中的：包括污染物在水中的自由扩散自由扩散作用和作用和随水流的流动作用随水流的流动作用。规律：污染物在水体中的迁。规律：污染物在水体中的迁移浓度与污染源的排放量成正比，与距污染源的距离成移浓度与污染源的排放量成正比，与距污染源的距离成反比。反比。 19（3）重力的机械迁移作用）重力的机械迁移作用，污染物在重力的作用下所进行，污染物在重力的作用下所进行的沉降作用的沉降作用。2、物理、物理-化学迁移化学迁移 污染物以简单的离子或可溶性分子的形态污染物以简单的离子或可溶性分子的形态,所的发生所的发生溶溶解解-沉淀、氧化和还原、吸附沉淀、氧化和还原、吸附-解吸附和降解等作用

19、解吸附和降解等作用而发生而发生迁移。是污染物在环境中迁移的最基本的形式。迁移。是污染物在环境中迁移的最基本的形式。20（1）酸碱作用迁移）酸碱作用迁移 酸性环境酸性环境：促进了污染物的迁移，使大多数污染物形成：促进了污染物的迁移，使大多数污染物形成易溶性化学物质。如酸雨：加速岩石和矿物风化、淋溶的易溶性化学物质。如酸雨：加速岩石和矿物风化、淋溶的速度；促使土壤中铝的活化。速度；促使土壤中铝的活化。 碱性环境碱性环境：许多污染物就可能沉淀下来，在沉积物中，：许多污染物就可能沉淀下来，在沉积物中，形成相对富集。形成相对富集。21（2）络合作用迁移）络合作用迁移 络合作用络合作用可改变毒物可改变毒物

20、吸附吸附和和溶解溶解的能力，络合物的形成大大的能力，络合物的形成大大改变了污染物的迁移能力。改变了污染物的迁移能力。 例如：当含有例如：当含有Hg2+的河水流入海洋时，由于水中氯离子浓度的河水流入海洋时，由于水中氯离子浓度逐渐增高，河口水体中的逐渐增高，河口水体中的Hg2+逐次形成逐次形成Hg(OH)2 Hg(OH)Cl HgCl2 HgCl3- HgCl42-。 其中其中, Hg(OH)Cl与水体中的悬浮态与水体中的悬浮态黏土矿物黏土矿物和和氧化物氧化物吸附力最强吸附力最强，而，而HgCl2的吸附力最差。因而，的吸附力最差。因而，Hg(OH)Cl部分的汞大量转移到部分的汞大量转移到悬浮态固相

21、或沉积物中悬浮态固相或沉积物中, 难难迁移迁移，仅部分的汞仍留在水体中。，仅部分的汞仍留在水体中。22（3）吸附作用迁移）吸附作用迁移 吸附作用吸附作用是发生在是发生在固体或液体表面固体或液体表面对其他物质的一种对其他物质的一种吸着作用。重金属和有机污染物常吸附于吸着作用。重金属和有机污染物常吸附于胶体或颗粒物胶体或颗粒物，随之迁移。随之迁移。 （4）风化淋溶作用迁移）风化淋溶作用迁移 环境中的水环境中的水在重力作用下运动时在重力作用下运动时，通过水解作用通过水解作用，使岩使岩石、矿物中的化学元素石、矿物中的化学元素溶入水中溶入水中的过程，其作用的结果是的过程，其作用的结果是产生游离态的元素离

22、子。产生游离态的元素离子。23（5）氧化还原作用迁移）氧化还原作用迁移 有机污染物有机污染物在游离在游离氧氧占优势时会逐步被氧化，可彻底占优势时会逐步被氧化，可彻底分解为二氧化碳和水；在分解为二氧化碳和水；在厌氧条件厌氧条件下则形成一系列还原产下则形成一系列还原产物，如物，如硫化氢、甲烷和氢气等硫化氢、甲烷和氢气等。 一些元素如铬、钒、硫、硒等在一些元素如铬、钒、硫、硒等在氧化条件下氧化条件下形成易溶形成易溶性化合物铬酸盐、钒酸盐、硫酸盐、硒酸盐等，具有性化合物铬酸盐、钒酸盐、硫酸盐、硒酸盐等，具有较强较强迁移能力迁移能力；在；在还原环境还原环境中，这些元素变成难溶的化合物而中，这些元素变成难

23、溶的化合物而不能迁移不能迁移。24 3、生物迁移、生物迁移 通过生物的吸收、代谢、生长、死亡等过程所实现的通过生物的吸收、代谢、生长、死亡等过程所实现的污染物迁移称污染物迁移称生物迁移生物迁移。有生物浓缩、生物累积、生物放。有生物浓缩、生物累积、生物放大等现象。大等现象。（1）生物浓缩）生物浓缩 （Bioconcentration） 指生物体从环境中蓄积某种污染物，出现生物体中浓度指生物体从环境中蓄积某种污染物，出现生物体中浓度超过环境中浓度的现象，又称超过环境中浓度的现象，又称生物富集生物富集。 一些一些不易分解、脂溶性强、易与蛋白质或酶结合不易分解、脂溶性强、易与蛋白质或酶结合，就，就会长

24、期留在体内。如会长期留在体内。如DDT、多氯联苯一旦进入体内，即溶、多氯联苯一旦进入体内，即溶于脂肪中难以分解排泄，且随摄入量的增加，体内浓度会于脂肪中难以分解排泄，且随摄入量的增加，体内浓度会增加。增加。 25 生物浓缩能力与污染物性质、物种以及环境等因素有关。生物浓缩能力与污染物性质、物种以及环境等因素有关。生物浓缩程度用生物浓缩程度用生物浓缩系数生物浓缩系数(BCF, Bioconcentration Factor)表示：表示： 此外，此外，不同生物浓缩能力不同生物浓缩能力不同（代谢能力、吸收上的不不同（代谢能力、吸收上的不同），即使是同），即使是同一生物对不同污染物质的浓缩能力也不同同

25、一生物对不同污染物质的浓缩能力也不同。如褐藻对。如褐藻对Mo的的BCF为为11，而对，而对Pb的的BCF为为70,000。 26(2) 生物累积生物累积 （Bioaccumulation） 指生物个体随其指生物个体随其生长发育的不同阶段生长发育的不同阶段从环境中蓄积某种从环境中蓄积某种污染物，从而污染物，从而浓缩系数浓缩系数不断增大的现象。不断增大的现象。 生物累积程度用生物累积程度用生物累积系数生物累积系数(BAF, BioaccumulationFactor)表示：表示： 27 例：牡蛎在例：牡蛎在50 g/L的氯化汞溶液中的氯化汞溶液中7d、17d、19d、42d， 测测定体内汞含量的浓

26、缩系数分别为定体内汞含量的浓缩系数分别为500、700、800和和1200，浓，浓缩系数表现出不断增加的趋势，说明发生了汞的生物积累。缩系数表现出不断增加的趋势，说明发生了汞的生物积累。生物积累的特点生物积累的特点 1）当生物对污染物的摄取大于代谢和排泄量时，就会发）当生物对污染物的摄取大于代谢和排泄量时，就会发生生物积累，表现为浓缩系数不断增生生物积累，表现为浓缩系数不断增。 2）环境中污染物质浓度环境中污染物质浓度的大小对生物积累的大小对生物积累影响不大影响不大，即，即使生长后期环境中的某种污染物浓度很低，浓缩系数仍然很使生长后期环境中的某种污染物浓度很低，浓缩系数仍然很高。高。28 3）

27、不同物种，即使是同一物种的不同器官和组织对同一种）不同物种，即使是同一物种的不同器官和组织对同一种污染物质的生物积累也不同。污染物质的生物积累也不同。 例例：单细胞浮游生物能从水中很快积累重金属和有机卤单细胞浮游生物能从水中很快积累重金属和有机卤代化合物代化合物, 而且而且,细胞较小者积累较多；植物的生物积累大于细胞较小者积累较多；植物的生物积累大于大型野生动物大型野生动物；动物对重金属和有机卤代化合物小于单细胞动物对重金属和有机卤代化合物小于单细胞生物生物。294）与生物个体大小、发育阶段有关）与生物个体大小、发育阶段有关。 例：大小不同的黄鳝鱼在例：大小不同的黄鳝鱼在0.1 g/L的多氯联

28、苯的多氯联苯(PCB)相同时相同时间间,发现发现:5）生长环境有关）生长环境有关：一般陆生环境中的生物积累速度低于水：一般陆生环境中的生物积累速度低于水生环境中的生物。生环境中的生物。30（3）生物放大）生物放大 指生态系统的同一食物链上，某种污染物在生物体内的指生态系统的同一食物链上，某种污染物在生物体内的浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象。浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象。 生物放大的程度用生物放大的程度用生物放大系数生物放大系数（BMF, Biomagnification Factor）表示：）表示：31例例：32生物放大的危害特点生物放大的危害特点 由于生物放大作用，进入环境中的

29、污染物即使是微量由于生物放大作用，进入环境中的污染物即使是微量的，也会使处于的，也会使处于高营养端的生物如人和动物受到毒害高营养端的生物如人和动物受到毒害。 如进入环境的微量致癌物如进入环境的微量致癌物二二噁噁英英，就有难降解和生物，就有难降解和生物放大作用。因此，鉴别食物链对哪些污染物有生物放大作放大作用。因此，鉴别食物链对哪些污染物有生物放大作用意义重大。用意义重大。33（二）影响迁移的因素（二）影响迁移的因素 1、内部因素、内部因素 与污染物的本身的物理与污染物的本身的物理-化学性质有关。化学性质有关。 组成该物质的元素所具有的组成该物质的元素所具有的组成化合物的能力组成化合物的能力；形

30、；形成不同离子的能力；形成成不同离子的能力；形成络合物的能络合物的能力；被力；被胶体吸附胶体吸附的能力和水解能力的能力和水解能力有关。有关。 34一般来说：一般来说： 1）由共价键结合的污染物易进行气迁移；由离子键结合）由共价键结合的污染物易进行气迁移；由离子键结合的污染物易进行水迁移。的污染物易进行水迁移。 2）低价离子水迁移能力大于高价离子的迁移能力。）低价离子水迁移能力大于高价离子的迁移能力。 3）离子半径差别较大的离子构成化合物迁移能力较大。）离子半径差别较大的离子构成化合物迁移能力较大。 4）重金属具有较强的水解能力，易以络合离子形式迁移）重金属具有较强的水解能力，易以络合离子形式迁

31、移。352、外部因素、外部因素（1）环境的酸碱度）环境的酸碱度 大多数重金属在强酸环境中，溶解性增加，迁移能力大多数重金属在强酸环境中，溶解性增加，迁移能力增强，而在碱性条件下，因形成难溶盐而难以迁移。增强，而在碱性条件下，因形成难溶盐而难以迁移。（2）环境氧化）环境氧化-还原条件还原条件 环境氧化环境氧化-还原条件对迁移也有较大影响。还原条件对迁移也有较大影响。铬、钒、铬、钒、硫等硫等污染物在污染物在氧化环境中氧化环境中有较强的迁移能力；而有较强的迁移能力；而铁、铵铁、铵等污染物等污染物在在还原环境中还原环境中的迁移力较强。的迁移力较强。36（3）胶体的种类和数量）胶体的种类和数量 研究表明

32、，当环境中有大量研究表明，当环境中有大量无机胶体无机胶体如高岭石、伊利如高岭石、伊利石以及铅、硅、铁水合氧化物等和石以及铅、硅、铁水合氧化物等和有机胶体有机胶体如腐殖质物质如腐殖质物质时，特别是有大量的蒙脱石时，特别是有大量的蒙脱石(硅酸盐粘土）和难溶性胡敏硅酸盐粘土）和难溶性胡敏酸时，可大大酸时，可大大阻止阻止铅、镉、汞的迁移。铅、镉、汞的迁移。 （4）络合配位体的数量和性质）络合配位体的数量和性质 当环境中存在大量当环境中存在大量有机或无机配位体有机或无机配位体时，特别有大量时，特别有大量Cl-和和SO42-时，时， 可大大促进铅、镉、汞、锌的迁移。可大大促进铅、镉、汞、锌的迁移。 37二

33、、污染物在环境中的形态和分布二、污染物在环境中的形态和分布（一）污染物的形态（一）污染物的形态 不同形态的污染物在环境中有不同的化学行为，并表现不同形态的污染物在环境中有不同的化学行为，并表现出不同的污染效应。出不同的污染效应。 如如 Cr+6有强烈的毒性，而有强烈的毒性，而Cr+3毒性较弱；有机汞毒性远毒性较弱；有机汞毒性远远大于无机汞。多环芳香烃的致癌性与其化学结构有关。远大于无机汞。多环芳香烃的致癌性与其化学结构有关。 因此，污染物在环境中的外部形态、化学组成和内部结因此，污染物在环境中的外部形态、化学组成和内部结构的表现形式称构的表现形式称“污染物的形态污染物的形态”。 38（二）污染

34、物形态分类（二）污染物形态分类 1、按污染物化学组成分、按污染物化学组成分 （1）单质：）单质：指由指由同种元素同种元素组成的物质，包括金属、非金属组成的物质，包括金属、非金属及其同素异构体。及其同素异构体。 如汞如汞(液态汞和气态汞液态汞和气态汞)、硫有多种同素异构体（无定形硫、硫有多种同素异构体（无定形硫、正交硫、单斜硫）；磷有白磷、红磷、紫磷、黑磷等。正交硫、单斜硫）；磷有白磷、红磷、紫磷、黑磷等。 （2）化合物：）化合物：由两种或两种以上的元素组成的物质形态。由两种或两种以上的元素组成的物质形态。 39 1）有机化合态的污染物）有机化合态的污染物：种类繁多，常见的有：农药：种类繁多，常

35、见的有：农药(如有机氯、有机磷如有机氯、有机磷)、苯、苯酚、苯胺、联苯胺、多氯、苯、苯酚、苯胺、联苯胺、多氯联苯、多环芳烃、霉菌毒素（如黄曲霉毒素）、有机汞联苯、多环芳烃、霉菌毒素（如黄曲霉毒素）、有机汞（如甲基汞、苯基汞）等。（如甲基汞、苯基汞）等。 2）无机化合态）无机化合态：常见的有强碱、强酸、盐类（如铬酸：常见的有强碱、强酸、盐类（如铬酸盐、硫酸镉）、硫化物、氮化物、氯化物、氟化物、氰盐、硫酸镉）、硫化物、氮化物、氯化物、氟化物、氰化物和金属元素的氧化物等化物和金属元素的氧化物等。402、按污染物物理性状分、按污染物物理性状分（1）固体）固体：有晶体和无定形晶体两种。有晶体和无定形晶体

36、两种。 晶体：是具有晶体：是具有一定外形和体积一定外形和体积的固体物质，如氰酸盐、铬的固体物质，如氰酸盐、铬酸盐、氯化高汞等。酸盐、氯化高汞等。 无定形晶体无定形晶体：没有一定外形，如硫、二氧化铅、五氧化二：没有一定外形，如硫、二氧化铅、五氧化二钒。但实际上是无数微小晶体聚集而成的固体物质。钒。但实际上是无数微小晶体聚集而成的固体物质。 （2）液体）液体：在环境中的液体污染物种类很多，如各种有机：在环境中的液体污染物种类很多，如各种有机试剂，液态汞等。试剂，液态汞等。 41 （3）气体）气体：常见的有害气体有氮氧化物、硫氧化物；氟常见的有害气体有氮氧化物、硫氧化物；氟化氢、硫化氢、氰化氢；以及

37、液体和固体污染物通过化氢、硫化氢、氰化氢；以及液体和固体污染物通过蒸蒸发和升华形成的蒸汽发和升华形成的蒸汽（如汞蒸汽、四乙基铅蒸汽、苯蒸（如汞蒸汽、四乙基铅蒸汽、苯蒸汽）。汽）。 （4）射线）射线：如放射性物质在衰变过程中产生的：如放射性物质在衰变过程中产生的、射线，它们是一种特殊物质和能量的存在形态。射线，它们是一种特殊物质和能量的存在形态。 此外，还有此外，还有X射线、紫外线、热辐射、微波辐射、电磁射线、紫外线、热辐射、微波辐射、电磁辐射等。辐射等。423、按污染物的形态分、按污染物的形态分 5种形态种形态 （1）无机离子态）无机离子态 特点是可溶于水而形成离子态。如阳离子特点是可溶于水而

38、形成离子态。如阳离子: Hg2+、Cd2+、阴离子阴离子: F-、CN-等、络合离子等、络合离子: Cr2O72-、CdCl3-等。等。 离子态离子态的物质活性大、毒性强、易迁移。的物质活性大、毒性强、易迁移。 （2）有机结合态）有机结合态 在环境中的多种在环境中的多种重金属元素重金属元素可与可与有机物质结合有机物质结合，形成有，形成有机结合态。如农产品中的机结合态。如农产品中的残留农药残留农药、鱼类富集的、鱼类富集的有机汞有机汞等。等。生物可吸收和积累这些有机污染物。生物可吸收和积累这些有机污染物。 43（3）胶体）胶体 1）气溶胶气溶胶：有飘尘、烟气和雾、烟雾、恶臭气体等形态：有飘尘、烟气

39、和雾、烟雾、恶臭气体等形态。烟雾由烟气和雾混合形成。恶臭气体由各种腐烂物质、。烟雾由烟气和雾混合形成。恶臭气体由各种腐烂物质、臭味物质发散。臭味物质发散。 2）水溶胶）水溶胶：有泡沫、乳状液、悬浮体和胶体溶液四种形：有泡沫、乳状液、悬浮体和胶体溶液四种形态，它们是以态，它们是以水作为分散介质水作为分散介质，污染物作为分散相所构成，污染物作为分散相所构成的分散系统。的分散系统。 3）固溶胶）固溶胶：如：如汞齐汞齐和多和多种合金种合金构成固溶胶，其中可以构成固溶胶，其中可以包包含多种有毒物质含多种有毒物质。当固溶胶被。当固溶胶被溶蚀溶蚀时，可以释放出有害物时，可以释放出有害物质。这种以固体为分散介

40、质，以气体、液体或固体物质作质。这种以固体为分散介质，以气体、液体或固体物质作为分散相而构成的体系称为分散相而构成的体系称固溶胶固溶胶。44（4）难溶态）难溶态 以硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、硫化物、氧化物等形态以硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、硫化物、氧化物等形态存在的难溶物质，广泛分布于岩石、土壤、河湖底泥和各存在的难溶物质，广泛分布于岩石、土壤、河湖底泥和各种固体废弃物中。种固体废弃物中。 它们的性质稳定，所含的有毒物质可经风化和生物分它们的性质稳定，所含的有毒物质可经风化和生物分解释放出来。解释放出来。 45（三）污染物的分布（三）污染物的分布 例：例：Hg 分布分布 1、在、在大气大气中：汞主要

41、以金属汞、汞蒸汽、二甲基汞以中：汞主要以金属汞、汞蒸汽、二甲基汞以及颗粒态汞等形态存在。主要来自汞矿物的冶炼、汞燃料及颗粒态汞等形态存在。主要来自汞矿物的冶炼、汞燃料的燃烧和利用汞进行生产的工厂排放。的燃烧和利用汞进行生产的工厂排放。 2、在、在水体水体中：中：如如汞的络合物、硫化汞汞的络合物、硫化汞等。水体中不同等。水体中不同价态的价态的汞汞能和多种能和多种有机配位体有机配位体形成络合物形成络合物，还会生成，还会生成硫化硫化汞汞等沉淀物。等沉淀物。 将污染物在环境多组分间的分布，包括污染物在环境空将污染物在环境多组分间的分布，包括污染物在环境空间中的浓度、形态和相态间的分布称间中的浓度、形态

42、和相态间的分布称“污染物的分布污染物的分布”。46三、污染物在环境中的转化三、污染物在环境中的转化 污染物在环境中可发生物理、化学和生物反应，而生形污染物在环境中可发生物理、化学和生物反应，而生形态改变或转变成另一种物质的过程，称态改变或转变成另一种物质的过程，称污染物的转化。污染物的转化。（一）转化形式（一）转化形式 3种类型，以化学转化更普遍种类型，以化学转化更普遍 1、物理转化、物理转化 指污染物通过指污染物通过蒸发、渗透、凝聚、吸附蒸发、渗透、凝聚、吸附以及放射性元素以及放射性元素的的蜕变蜕变等一些物理过程实现的转化。等一些物理过程实现的转化。47 2、化学转化、化学转化 指污染物通过

43、氧指污染物通过氧-还反应、水解、络合和光解还反应、水解、络合和光解等化学反应发生的转化。等化学反应发生的转化。 3、生物转化、生物转化 指通过生物的吸收和代谢作用而发生转化。指通过生物的吸收和代谢作用而发生转化。结果：结果： （1）毒性降低或形成易降解的结构。如有机磷农药对硫）毒性降低或形成易降解的结构。如有机磷农药对硫磷，若发生水解作用使酰胺键或脂键断裂会失去毒性。磷，若发生水解作用使酰胺键或脂键断裂会失去毒性。 （2）毒性增强或形成难降解结构。如芳香环发生二聚化）毒性增强或形成难降解结构。如芳香环发生二聚化反应，会生成复杂的多环芳香烃物质，使毒性增强。反应，会生成复杂的多环芳香烃物质，使毒

44、性增强。48（二）大气中的转化（二）大气中的转化 1、 光化学氧化反应光化学氧化反应 指大气中的碳氢化合物和氮氧化合物等气态物质指大气中的碳氢化合物和氮氧化合物等气态物质(一次污一次污染物染物), 在紫外线的作用下发生反应形成臭氧、过氧乙酰硝酸在紫外线的作用下发生反应形成臭氧、过氧乙酰硝酸酯等氧化物质（二次污染物）的过程。酯等氧化物质（二次污染物）的过程。 光化学氧化反应的一次污染物和二次污染物的混合物会光化学氧化反应的一次污染物和二次污染物的混合物会形成的烟雾，称形成的烟雾，称光化学烟雾光化学烟雾。 49 光化学烟雾形成的起始反应是光化学烟雾形成的起始反应是NO2的光解的光解。在阳光照。在阳

45、光照射下，吸收紫外线（波长射下，吸收紫外线（波长29004300A），），NO2分解形成分解形成NO和和原子态氧（原子态氧（O，三线态氧），三线态氧）。 由此开始系列链式反应，包括形成由此开始系列链式反应，包括形成O3及其它有机烃化及其它有机烃化合物的反应合物的反应，最终导致如过氧化乙酰硝酸酯（，最终导致如过氧化乙酰硝酸酯（PAN）等有）等有毒物质的形成，与一次性污染物混合，而形成光化学烟雾毒物质的形成，与一次性污染物混合，而形成光化学烟雾。50 2、酸雨的形成、酸雨的形成 空气中空气中SO2可以通过两种途经即催化氧化和光化学氧化转可以通过两种途经即催化氧化和光化学氧化转化为化为SO3，进而形

46、成硫酸雾随天然雨水降落进入地面和水体，进而形成硫酸雾随天然雨水降落进入地面和水体，还可形成酸雨。，还可形成酸雨。（1）催化氧化）催化氧化 （2）光化学氧化）光化学氧化51(3) SO2 与与气体中其它污染物的相互反应气体中其它污染物的相互反应 如如H2S可与大气中可与大气中SO2的反应，释放出硫。的反应，释放出硫。 52（三）水体中的转化（三）水体中的转化 主要有主要有3种作用种作用 1、配合作用、配合作用 （1）水体中配位体）水体中配位体 天然水体中存在许多配位体，如天然水体中存在许多配位体，如OH-、Cl-、CO32-、HCO3-等等无机配位体无机配位体和氨基酸、腐殖酸等和氨基酸、腐殖酸等

47、有机酸位体有机酸位体，此，此外，还存在洗涤剂、农药和一些大分子环状化合物。外，还存在洗涤剂、农药和一些大分子环状化合物。 53（2）配合反应）配合反应 水体中的这些配位体可以和水中的各种污染物，特别是水体中的这些配位体可以和水中的各种污染物，特别是重金属污染物重金属污染物进行配合反应，改变其进行配合反应，改变其性质性质和和存在状态存在状态， 影影响它们在水体中的响它们在水体中的性质、迁移、反应和生物效应性质、迁移、反应和生物效应等。等。 例：腐殖酸可减弱汞对浮游植物的抑制作用，也可降低例：腐殖酸可减弱汞对浮游植物的抑制作用，也可降低对浮游动物的毒性。但有报道，腐殖酸能增加汞在鲤鱼和对浮游动物的

48、毒性。但有报道，腐殖酸能增加汞在鲤鱼和鲫鱼体内的富集，而降低汞在软体动物棱螺体内的富集。鲫鱼体内的富集，而降低汞在软体动物棱螺体内的富集。542、生物降解作用、生物降解作用 （1）水生生物（动物、植物、微生物等）通过）水生生物（动物、植物、微生物等）通过分泌各分泌各种水解酶种水解酶，水解各种污染物质。，水解各种污染物质。 例：水体中的微生物，特别是底泥中的厌氧生物可使例：水体中的微生物，特别是底泥中的厌氧生物可使一些污染物发生转化，如无机汞转化为甲基汞或二甲基一些污染物发生转化，如无机汞转化为甲基汞或二甲基汞等，而改变它们在水体中的性质和生物效应等。汞等，而改变它们在水体中的性质和生物效应等。

49、 （2）污染物质）污染物质直接进入直接进入水生生物体内被降解。污染物水生生物体内被降解。污染物质可通过主动和被动二种方式进入体内，而被子分解。质可通过主动和被动二种方式进入体内，而被子分解。553、氧化、氧化-还原作用还原作用（1）无机元素氧化还原变化）无机元素氧化还原变化 天然水体是一个氧化还原体系。水体中各种污染物的天然水体是一个氧化还原体系。水体中各种污染物的氧化还原状态受水体含氧量的影响。氧化还原状态受水体含氧量的影响。 例：厌氧性湖泊，水体下层元素一般以还原态形式存在例：厌氧性湖泊，水体下层元素一般以还原态形式存在，如碳还原成，如碳还原成CH4，氮还原成，氮还原成NH4+，硫形成，硫

50、形成H2S等；而在等；而在水表层，许多元素将以氧化态形式存在，如碳成为水表层，许多元素将以氧化态形式存在，如碳成为CO2，氮成为氮成为NO3-，硫为，硫为SO42-，铁形成氢氧化铁沉淀等。，铁形成氢氧化铁沉淀等。56（2）有机物的氧化还原反应）有机物的氧化还原反应 1）主要经微生物）主要经微生物-细菌催化。细菌其可使有机细菌催化。细菌其可使有机Fe3+还原还原成有机成有机Fe2+。还可利用分子态氧使有机物氧化降解，例：。还可利用分子态氧使有机物氧化降解，例：微生物可利用水中的溶解氧对进入水体的蛋白质、脂肪微生物可利用水中的溶解氧对进入水体的蛋白质、脂肪进行有氧降解。进行有氧降解。 2）降解产物

51、种类取决于水中的溶氧量。有氧分解产物）降解产物种类取决于水中的溶氧量。有氧分解产物为为H2O、CO2、NO3-和和SO42-等，厌氧分解产物为等，厌氧分解产物为NH3、H2S和和CH4等，后者会使水质恶化。等，后者会使水质恶化。 57 当进入水体中的有机物当进入水体中的有机物没有超过没有超过水体氧的补够能力时，经水体氧的补够能力时，经过一段时间的分解后，水体会过一段时间的分解后，水体会恢复到原状，恢复到原状，但当河流受到大但当河流受到大量有机物污染时，由于有机物的这种氧化分解作用，溶解氧量有机物污染时，由于有机物的这种氧化分解作用，溶解氧骤减，水体骤减，水体发生恶化发生恶化。 在污染源到河流下

52、游一定距离内，溶解氧一般由高到低在污染源到河流下游一定距离内，溶解氧一般由高到低，再恢复到原来溶解氧水平，此曲线称，再恢复到原来溶解氧水平，此曲线称氧垂曲线氧垂曲线，呈，呈V型型。 根据有机物在水体中的分解水平和溶解氧变化，可将河根据有机物在水体中的分解水平和溶解氧变化，可将河流分成：清洁区、分解区、腐败区、恢复区。流分成：清洁区、分解区、腐败区、恢复区。 58（四）土壤中的转化（四）土壤中的转化 污染物在土壤中的转化及其行为取决于污染物和土壤的污染物在土壤中的转化及其行为取决于污染物和土壤的理化性质。土壤理化性质。土壤pH、温度、湿度、通气状况和微生物种群、温度、湿度、通气状况和微生物种群是

53、影响污染物转化的条件。是影响污染物转化的条件。 1、通气状况、通气状况：通气好污染物处于氧化状态，通气性差，：通气好污染物处于氧化状态，通气性差，处于还原状态。处于还原状态。 2、pH：酸性：酸性，金属污染物处于离子状态，碱性时，金属，金属污染物处于离子状态，碱性时，金属易于碱性物质化合呈不溶性物存在。易于碱性物质化合呈不溶性物存在。 3、微生物、微生物：在适合条件下，含：在适合条件下，含P、S和和O的污染物可经微的污染物可经微生物的作用而被转化。例许多有机物和农药可通过微生物作生物的作用而被转化。例许多有机物和农药可通过微生物作用，分解或转化为其它衍生物；如土壤中的硫酸盐，可经硫用，分解或转

54、化为其它衍生物；如土壤中的硫酸盐，可经硫酸盐还原菌作用，被还原成酸盐还原菌作用，被还原成H2S进入大气。进入大气。 59 第三节第三节 污染物在生物体内转运和转化污染物在生物体内转运和转化一、生物转运（一、生物转运（Biotransport） 指环境污染物经各种途径和方式同生物有机体接触而被吸收指环境污染物经各种途径和方式同生物有机体接触而被吸收、分布和排泄等过程的总称。、分布和排泄等过程的总称。（一）污染物的吸收（一）污染物的吸收 1、植物对污染物的吸收、植物对污染物的吸收 （1）土壤中的污染物：由根系经主动或被动吸收，随蒸腾）土壤中的污染物：由根系经主动或被动吸收，随蒸腾流，经木质部运输到

55、植物各部分。（流，经木质部运输到植物各部分。（2）空气中）空气中SO2、NOx、O3等污染物：通过植物叶片上的气孔吸收。（等污染物：通过植物叶片上的气孔吸收。（3）有机化合物）有机化合物蒸气经植物茎叶表面渗入体内。蒸气经植物茎叶表面渗入体内。602、动物对污染物吸收、动物对污染物吸收：通过呼吸、消化和皮肤三途径吸收。：通过呼吸、消化和皮肤三途径吸收。（1）呼吸系统吸收）呼吸系统吸收 呼吸系统呼吸系统：由呼吸道（鼻腔、咽、喉、气管、支气管）和：由呼吸道（鼻腔、咽、喉、气管、支气管）和肺组成。由肺胞的肺组成。由肺胞的毛细血管内皮细胞毛细血管内皮细胞和和上皮细胞上皮细胞组成的组成的呼吸膜呼吸膜。 气

56、态污染物很易容被呼吸膜吸收进入血液。气态污染物很易容被呼吸膜吸收进入血液。 1）对于气体和蒸气污染物）对于气体和蒸气污染物 通过呼吸膜通过呼吸膜被动扩散被动扩散吸入血液。吸收速度与肺胞和血液中吸入血液。吸收速度与肺胞和血液中毒物的毒物的浓度差浓度差有关，一旦呼吸膜两侧的污染物浓度达到有关，一旦呼吸膜两侧的污染物浓度达到平衡平衡时时，吸收即停止。，吸收即停止。 6162 2）对于颗粒状或气溶胶污染物）对于颗粒状或气溶胶污染物 也经扩散方式被呼吸膜吸收，但吸收情况明显与颗粒大小也经扩散方式被呼吸膜吸收，但吸收情况明显与颗粒大小有关。一般而言：有关。一般而言： （A）较大颗粒：不进入呼吸系统，即使进

57、入也往往留在）较大颗粒：不进入呼吸系统，即使进入也往往留在鼻腔中，通过擦拭、打喷嚏而被排出。鼻腔中，通过擦拭、打喷嚏而被排出。 （B）颗粒直径）颗粒直径5 m : 几乎全部在鼻和支气管树中沉淀。几乎全部在鼻和支气管树中沉淀。 （C）颗粒直径）颗粒直径 5m: 粒子越小到达支气管树的外周分枝粒子越小到达支气管树的外周分枝就愈深。就愈深。 （D）颗粒直径）颗粒直径Cr3+；有机锡；有机锡无机锡；烷基锡无机锡；烷基锡芳基锡；甲基汞在芳基锡；甲基汞在汞化合物中毒性最大。汞化合物中毒性最大。 而而 环境中的微生物可改变金属的存在状态，从而改变它环境中的微生物可改变金属的存在状态，从而改变它们的毒性。主要经氧化还原和甲基化作用们的毒性。主要经氧化还原和甲基化作用。115（一）汞的生物转化（一）汞的生物转化 1、汞的氧化和还原作用、汞的氧化和还原作用 例：例： 1） 柠檬酸细菌、枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌，可在柠檬酸细菌、枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌，可在有氧条件下，使汞氧化形成有氧条件下，使汞氧化形成Hg2+。 2）无机或有机汞化合物中的二价汞，可被变形杆菌、）无机或有机汞化合物中的二价汞，可被变形杆菌、大肠