环境生物学 孔繁翔主编.

1、第一章第一章 环境污染物在生态系统中环境污染物在生态系统中的行为的行为第一节：环境污染概述第一节：环境污染概述第二节：污染物在环境中的迁移与转化第二节：污染物在环境中的迁移与转化第三节：污染物在生物体内的生物转运和生物转化第四节：污染物在生物体内的浓缩、积累与放大第五节：生物对污染物在环境中行为的影响第一节第一节 环境污染概述环境污染概述一、环境污染一、环境污染二、污染源二、污染源 (一)工业污染源 (二)农业污染源 (三)交通运输污染源 (四)生活污染源三、污染物三、污染物 (一)生产性污染物 (二)生活污染物四、优先污染物四、优先污染物第一节第一节 环境污染概述环境污染概述一、环境污染一、

2、环境污染（Environmental Pollution）指有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统结构与功能发生变化使环境系统结构与功能发生变化，对人类以及其他生物的生存和发展产生不利影响的现象。环境污染现象：环境污染现象：工业废水和生活污水的排放。工业废水和生活污水的排放。化石燃料（如煤）的大量燃烧。化石燃料（如煤）的大量燃烧。自然突变（如火山爆发）。自然突变（如火山爆发）。 环境污染有不同的类型，因目的、角度的不同环境污染有不同的类型，因目的、角度的不同有不同的划分方法。有不同的划分方法。按环境要素可分为按环境要素可分为大气污染、水体污染和土壤污染等；按污染物的性质

3、按污染物的性质可分为生物污染、化学污染和物理污染；按污染物的形态可分为按污染物的形态可分为废气污染、废水污染和固体污染、噪声污染、辐射污染等；按污染产生的原因按污染产生的原因可分为生产污染和生活污染；按污染涉及范围按污染涉及范围又可分为全球性污染、区域性污染、局部污染等。 环境生物效应环境生物效应环境生物效应是指各种环境因素变化而导致生态系统变异的效果。现代大型水利工程的建设，切断了鱼、虾、蟹的洄游途径，使这些水生生物的繁殖受到影响；又如森林的砍伐，一方面引起水土流失，降低土地的肥力，产生干旱、风沙等灾害使农业减产；另一方面使鸟类栖息场所减少，虫害增多； 环境化学效应环境化学效应环境化学效应是

4、在多种环境条件的影响下，物质之间的环境化学效应是在多种环境条件的影响下，物质之间的化学反应所引起的环境效果，如：化学反应所引起的环境效果，如：环境的酸化；土壤的碱化；地下水硬度的升高；光化学烟雾的发生等。环境物理效应环境物理效应环境物理效应是物理作用引起的环境效果，如热岛效应、环境物理效应是物理作用引起的环境效果，如热岛效应、温室效应、噪声、地面沉降等。温室效应、噪声、地面沉降等。l热岛效应：城市和工业区固体燃料的燃烧，放出大量的热量，加上建筑群和街道的辐射热量，致使城市的气温高于周围地带。l温室效应：由于化石燃料的燃烧和农业生产活动，人类向大气中排放大量温室气体，其所产生的温室效应直接影响到

5、地球的辐射收支，导致地球表面温度升高。第一章第一节 二、污染源二、污染源污染源天然污染源，如火山爆发等人为污染源，人类社会活动形成的，如垃圾等污染源：污染源：造成环境污染的污染物发生源，通常指向环境排造成环境污染的污染物发生源，通常指向环境排放有害物质或对环境产生有害物质的场所、设备和装置。放有害物质或对环境产生有害物质的场所、设备和装置。 人为污染源人为污染源有多种分类方法：有多种分类方法：按排放污染物的种类按排放污染物的种类可分为有机污染源、无机污染可分为有机污染源、无机污染源、热污染源、噪声污染源、放射性污染源、病原源、热污染源、噪声污染源、放射性污染源、病原体污染源和混合污染源等；体污

6、染源和混合污染源等；按污染的主要对象按污染的主要对象可分为大气污染源、水体污染源可分为大气污染源、水体污染源和土壤污染源等；和土壤污染源等；按排放污染物的空间分布格式按排放污染物的空间分布格式，可分为点污染源、，可分为点污染源、面污染源；面污染源；按人类社会活动功能可分为按人类社会活动功能可分为工业污染源、农业污染工业污染源、农业污染源、交通运输污染源和生活污染源。源、交通运输污染源和生活污染源。(一一)工业污染源：工业污染源：工业生产中的生产设备或生产场地都有可能成为工业污染源。它通过排放废气、废水、废渣和废热、污染大气、土壤和水体，还产生噪声、振动、核辐射来危害周围的环境。(二二)农业污染

7、源：农业污染源：不合理施用化肥和农药会破坏土壤结构和自然生态系统，特别是破坏土壤生态系统，并随着污染物迁移，危害水体和大气。六价铬：吞入性毒物/吸入性极毒物，皮肤接触可能导致敏感；更可能造成遗传性基因缺陷，吸入可能致癌，对环境有持久危险性。 侵入人体：很容易被人体吸收的，它可通过消化、呼吸道、皮肤及粘膜侵入人体。 危害环境：经六价铬污染后的水在自然环境下降解有害毒素需要100年 云南曲靖铬渣污染云南曲靖铬渣污染(三三)交通运输污染源：交通运输污染源：这类污染源主要是：运行中发出噪声、引起振动；运载的有毒有害物的泄漏；或是清洗车体、船体的扬尘，污水(油轮压舱水)；汽油、柴油、煤油燃料燃烧、城市汽

8、车的尾气等。(四四)生活污染源：生活污染源：消耗能源排出废气造成大气污染；排出生活污水造成水体污染；城市排出的厨房垃圾、废塑料、废纸、金属、煤灰和渣土等造成环境污染。三、污染物三、污染物污染物：污染物：使环境的正常组成结构、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。污染物利与害的两个方面：污染物利与害的两个方面：1)生产中的有用物质，有的甚至是人和生物生存所必需的营养元素。2)过量排放成为环境中的污染物，超过环境自净能力。例如锌是人体必需的微量元素，氮和磷植物的营养元素，如果它们较长期在环境中高浓度存在，前者就会引起人体中毒，而后者产生水体富营养化等有害后果。图图1-1 人类活

9、动中废物产生过程示意图人类活动中废物产生过程示意图自然界生产资料生活资料废物产品自然界废物废物科技科技劳动劳动科技科技劳动劳动消费消费人的消费人的消费新陈代谢新陈代谢四、优先污染物四、优先污染物 化学污染物与日俱增，不可能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作为优先研究和控制对象，称之为优先污染物优先污染物（Priority Pollutant）或优先控制污染物。表1-2 我国水中优先控制污染物黑名单 类 别优 先 控 制 污 染 物1. 挥发性卤代烃类二氯甲烷、四氯化酸，1,2 - 二氯乙烷，1,1,1 - 二氯乙烷2. 苯系物苯，甲苯，乙苯，邻二甲苯，间二

10、甲苯，对二甲苯，计6个3. 氯代苯类氯苯，邻二氯苯，对二氯苯，六氯苯，计4个4. 多氯联苯1个5. 酚类苯酚，间甲酚，2,4 - 二氯酚，2,4,6 三氯酚，2,4 硝基氯苯，计6个6. 硝基苯类硝基苯，对硝基甲苯，2,4-二硝基甲苯，三硝基甲苯，2,4-硝基氯苯，7. 苯胺类苯胺，二硝基苯胺，对硝基苯胺，2,6 - 二氯硝基苯胺，计4个续表1-2 我国水中优先控制污染物黑名单 类 别优 先 控 制 污 染 物8. 多环芳烃类萘，荧蒽，苯并（b）荧蒽，苯并（k）荧蒽，苯并（a）芘，茚并（1,2,3 c,d）芘，苯并（ghi）芘，计7个9. 酞酸酯类酞酸二甲酯，酞酸二丁酯，酞酸二辛酯，计3个10

11、. 农药六六六，滴滴涕，敌敌畏，乐果，对硫磷，甲基对硫磷，除草醚，敌百早，计8个11. 丙烯腈1个12. 亚硝胺类N - 亚硝基二甲胺，N - 亚硝基二正丙胺，计2个13. 氰化物1个14.重金属及其化合物砷，铍，镉，铬，汞，镍，铊，铜，铅及其化合物，计9个第二节第二节 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 (一)迁移方式 (二)影响迁移的因素二、污染物的形态和分布二、污染物的形态和分布(自习自习)三、污染物在环境中的转化三、污染物在环境中的转化 (一)转化形式 (二)大气中的转化 (三)水体中的转化 (四)土壤中的转化四、污染物

12、的生物地球化学循环四、污染物的生物地球化学循环第二节第二节 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 来源：来源： （1）人类活动过程中无意释放，如交通事故和火灾； （2）废物的排放，如工业废水、废气和固体废物排放； （3）人类活动过程中故意的应用，如杀虫剂的应用。迁移方式：污染物还可以在各环境要素间发生迁移迁移方式：污染物还可以在各环境要素间发生迁移地表水污染物废水排放大气污染物土壤污染物蒸发地表径流蒸发（一）迁移方式（一）迁移方式1.机械迁移机械迁移水的机械迁移作用水的机械迁移作用，即污染物在水体中的扩散作用和被水流搬运。气的机械

13、迁移作用气的机械迁移作用，即污染物在大气中的扩散作用和被气流搬运。重力的机械迁移作用重力的机械迁移作用。 （一）迁移方式（一）迁移方式2.物理物理-化学迁移化学迁移无机污染物是以简单的离子、络离子或可溶性以简单的离子、络离子或可溶性分子的形式分子的形式在环境中通过系列物理化学作用所实现的迁移。物理物理-化学迁移是污染物在环境中迁移的最重要化学迁移是污染物在环境中迁移的最重要的形式，的形式，这种迁移的结果决定了污染物在环境中的存在形式、富集状况和潜在危害程度。 （一）迁移方式（一）迁移方式3.生物迁移：生物迁移：污染物通过生物的吸收、代谢、生长、死亡等过程实现的迁移，是一种非常复杂的迁移形式，与

14、各生物种属的生理、生化、遗传和变异作用有关。（二）影响迁移的因素（二）影响迁移的因素污染物在环境中的迁移受到两方面因素的制约：污染物在环境中的迁移受到两方面因素的制约：1.内部因素：内部因素：组成该物质的元素所具有的组成化合物的能力、形成不同的电价离子能力、水解能力、形成络合物的能力和被胶体吸附的能力等。2.外部因素：外部因素：主要是环境的酸碱条件、氧化-还原条件、胶体的种类和数量、络合配位体的数量和性质等。气候因子：气候因子：热量和水分之间的配合状况，直接影响污染物在环境中化学变化的强度和速度。水土条件：水土条件：不同区域的土壤和水体具有不同的酸碱条件和氧化还原条件，具有不同种类和数量的胶体

15、和络合配位体。污染物迁移对环境质量的影响：污染物迁移对环境质量的影响：有些情况下起有利作用，有些情况下起不利作用。如酚在迁移过程中被水流稀释分散和被微生物分解、转化，降解其对环境的毒作用，甚至毒作用消失。而重金属随迁移过程被富集，长期存在于动、植物体内，对人体产生积累性慢性危害。影响污染物迁移的气候因子和水土条件影响污染物迁移的气候因子和水土条件第一章第二节 三、污染物在环境中的转化污染物的转化污染物的转化（Transformation of Pollutant）：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。污染物的转化与迁移不同：污染物的转化与迁移不同：迁移只是

16、空间位置的相对移动。在现实环境中，环境污染物的迁移和转化往往是伴随进行的。各种污染物转化的过程取决于它们物理化学性质和所处的环境条件。目录（一）转化形式（一）转化形式污染物的转化形式生物转化：化学转化：物理转化：通过生物的吸收和代谢作用而发生的变化通过各种化学反应发生的转化，如水解反应等蒸发、渗透等过程导致化学结构的改变或元素的蜕变芳构化反应是指开链烷烃变成环状化 污染物在环境中转化的两个方面毒性降低：毒性降低：使污染物对生物的毒性降低，甚至转化为无毒物质或形成易降解的结构。例如，有机磷农药中的对硫磷和马拉硫磷，可因水解作用使其酰胺键和脂键断裂而失去毒性；毒性增强：毒性增强：增加污染物的生物可

17、利用性，使污染物的生物毒性增强，或形成难降解的结构。例如，芳香环发生二聚化反应，生成更为复杂的多环芳烃物质，使毒性增强。产生羟基二苯甲酮自由基 （二）大气中的转化（二）大气中的转化在大气中，污染物转化以光化学氧化、催化氧化反应为主。大气的碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NO3）等气态污染物（一次污染物）在阳光（紫外线）作用下发生光化学氧化反应产生臭氧（O3）、过氧乙酰硝酸酯（PAN）及其他类似的氧化性物质（二次污染物）。参与光化学氧化过程的一次污染物和二次污染物的混合物（其中有气体污染物，也有气溶胶）所形成的烟雾现象，称为光化学烟雾。HO、NO3臭氧的形成：醛、酮、醇、酸O3过氧自由基硫酸烟雾的

18、形成：燃煤SO2氧化硫酸烟雾SO3H2O（三）水体中的转化（三）水体中的转化氧化氧化-还原作用：还原作用：环境中重金属在一定氧化-还原条件下很容易发生接受电子或失去电子过程，而出现价态变化，其结果是化学性质变化，因而迁移能力也发生了变化，如三价铬和六价铬，三价砷和五价砷就是一例。配合作用：配合作用：天然水体中存在许多无机配位体。如OH- 、Cl-、CO32-、HCO3-等，有机配位体如氨基酸，腐殖酸，以及生活废水中洗涤剂、清洁剂、农药和大分子环状化合物等。水体中各种配位体可以与水中各水体中各种配位体可以与水中各种污染物，特别是重金属污染物进行配合反应，种污染物，特别是重金属污染物进行配合反应，改变其性质和存在状态，影响污染物在水体中的发生、迁移、反应和生物效应等。生物降解作用：生物降解作用：环境中的微生物，特别是底泥中的厌氧微生物可使得一些污染物发生转化，如无机汞转化为甲基汞或二甲基汞。 （四）土壤中的转化（四）土壤中的转化土壤由固、液、气三相构成，所以土壤状况比水、气中复杂。污染物在土壤中的转化及其行为取决于污染物