【环境化学】第5.3章 多介质转归-5.3 有机污染物在各圈层中的转归与效应

1、2022/10/21第五章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应污染物在大气圈水圈土壤（岩石）圈生物圈之间的交换和环境效应2022/10/22典型污染物的转归与效应5. 1 自然界中的能量流动和物质循环5.2 重金属元素在各圈层中的转归与效应5.2.1 汞5.2.2 砷5.3 有机污染物在各圈层中的转归与效应5.3.1 有机氯代物5.3.2 多环芳烃5.3.3 表面活性剂2022/10/235.3.1 有机氯代物一、氯代烃二、多氯联苯三、多氯代二苯并二恶英四、多氯代二苯并呋喃2022/10/245.3.1 有机氯代物一、氯代烃（1）氯代烃的种类（2）主要氯代烃的来源 （3）氯代烃在对流层中的转

2、化 含氢卤代烃与OH自由基的反应是它们在对流层中消除的主要途径（4）氯代烃平流层中的转化 (臭氧的耗损) 略2022/10/255.3.1 有机氯代物 一、氯代烃(1) 氯代烃的种类(i)含氢的氯代烃在对流层几乎全部分解，产物被降雨去除寿命短CH3Cl 大气寿命23年CH3CCl3大气寿命5.710年CH2Cl2大气寿命0.5年2022/10/265.3.1 有机氯代物 一、氯代烃(1) 氯代烃的种类(ii)含不饱和键的氯代烃不稳定、易分解在对流层几乎全部分解，产物被降水去除寿命短CHCl=CCl2在大气中的寿命0.02年CCl2=CCl2在大气中的寿命0.4年2022/10/275.3.1

3、有机氯代物 一、氯代烃(1) 氯代烃的种类(iii) 被卤素完全取代的氯代烃含量低：卤代烃总量的3%寿命长CFC-13（CClF3）：大气中寿命180145年CFC-114（ CClF2 CClF2 ）：大气中寿命126310年CFC-115（ CClF2 CF3 ）：大气中寿命230550年2022/10/285.3.1 有机氯代物 一、氯代烃(2) 主要氯代烃的来源概述：少数为天然来源，主要来自人为源实例：氯甲烷海洋；汽车尾气、聚氯乙烯燃烧、农作物燃烧氟利昂火山喷发；制冷剂、塑料发泡剂美国化工协会：CFC-11、CFC-12年排放量2.7105 t和3.9105 t四氯化碳灭火剂、干洗剂。

4、甲基氯仿无天然源；工业去油剂、干洗剂2022/10/295.3.1 有机氯代物 一、氯代烃(3) 氯代烃在对流层中的转化含氢卤代烃与HO自由基的反应CHCl3 HO H2O CCl3 CCl3O2 COCl2ClO COCl2（碳酰氯, 光气）如不能被雨水及时去除，易扩散到平流层ClO 可氧化其它分子（NO和H2O）ClO NOCl NO23ClO H2O3Cl 2HO O22022/10/2105.3.1 有机氯代物 二、多氯联苯(1) 结构PCBs (Polychlorinated Biphenyls) PCBs全部异构体有210个，目前已鉴定出102个商品名各异：PCBs美国的商品名为A

5、roclor；法国为Phenoclor；德国为Clophen；日本为Kenechlor；前苏联为Sovol等。5 6 6 5 3 2 2 3 4 4 1 1 多氯联苯(1 m+n10) ClmCln 2022/10/2115.3.1 有机氯代物 二、多氯联苯(2) 性质高度稳定耐酸、耐碱、耐腐蚀、抗氧化耐热（10001400）绝缘性好难溶于水溶解度随Cl原子数增加而降低2022/10/2125.3.1 有机氯代物 二、多氯联苯(3) 来源变压器和电容器的绝缘流体热传导系统和水力系统中的介质添加剂: 油漆、油墨增塑剂2022/10/2135.3.1 有机氯代物 二、多氯联苯(4) 分布大气：挥发

6、性低，在大气中含量少；水体：溶解度小，在水中含量少；沉积物：蒸汽压小，溶解度小，故主要为吸附态，易被颗粒物吸附，多沉积在水体底泥.生物体：通过生物富集、食物链传递化学惰性，持久性污染物2022/10/2145.3.1 有机氯代物 二、多氯联苯(5) 转化光化学分解=280320nm紫外光C-Cl键断裂，产生芳基自由基和氯自由基反应产物与溶剂有关生物转化2022/10/215PCBs的光解2022/10/216环氧化物水解酶2,5,2,5-PCB 3,4-环氧化物H2O3,4-二氢二酚2022/10/2175.3.1 有机氯代物 二、多氯联苯(6) 毒性植物：水中PCBs浓度0.11.0ug/L

7、：引起光合作用减弱水中PCBs浓度10100ug/L：抑制水生植物的生长动物：鸟类吸收PCBs肾、肝损坏水中家禽的蛋壳厚度变薄对哺乳动物的肝脏异常症状（腺瘤、癌症）人体：引起人体的皮肤溃疡、痤疮等2022/10/2185.3.1 有机氯代物 二、多氯联苯(7) 控制与治理在环境中很难降解焚烧焚烧产物：多氯代二苯并二恶英致癌物质2022/10/2195.3.1 有机氯代物三、多氯代二苯并二恶英和多氯代二苯并呋喃目前已知毒性最大的有机氯化合物 OOClnPCDD Cln OPCDF2,3,7,8-TCDD毒性最强的化合物（即2,3,7,8-四氯二苯并二恶英） OOClClClCl123467891

8、2346789多氯代二苯并二恶英多氯代二苯并呋喃选学2022/10/220典型污染物的转归与效应6.1 自然界中的能量流动和物质循环6.2 重金属元素在各圈层中的转归与效应6.2.1 汞6.2.2 砷6.3 有机污染物在各圈层中的转归与效应6.3.1 有机氯代物6.3.2 多环芳烃6.3.3 表面活性剂2022/10/2215.3.2 多环芳烃一、结构结构：两个或两个以上苯环相连连接方式：稠环型非稠环型（联苯、联三苯）2022/10/222双环PAHs萘联苯2022/10/223三环PAHs蒽菲芴苊2022/10/224四环PAHs荧蒽芘屈苯并蒽2022/10/225四环PAHs苯并a芴苯并b

9、芴2022/10/226五环PAHs苯并k荧蒽苯并a芘苝2022/10/227六环和七环PAHs苯并苝晕苯2022/10/228二、PAHs的来源天然源生物合成森林、草原的天然火灾火山活动土壤PAHs本底值1001000 ug/kg地下水PAHs本底值0.0010.01 ug/L淡水湖泊PAHs本底值0.010.025 ug/L大气中BaP0.10.5ng/m32022/10/229二、PAHs的来源人为源矿物燃料的燃烧木材、纸和碳氢化合物的不完全燃烧食物的炸、炒、烘烤、熏2022/10/230三、PAHs在环境中的迁移转化大气中的PAHs干、湿沉降进入土壤、水体及沉积物大气、水体、土壤、沉积

10、物中PAHs进入生物圈2022/10/231PAHS在环境中的迁移转化2022/10/232PAHs在紫外光照射下的光解和氧化苯并a芘醌苯并芘2022/10/233微生物降解苯并a芘羟基苯并芘2022/10/234PAHs的致癌性选学2022/10/235典型污染物的转归与效应5. 1 自然界中的能量流动和物质循环5.2 重金属元素在各圈层中的转归与效应5.2.1 汞5.2.2 砷5.3 有机污染物在各圈层中的转归与效应5.3.1 有机氯代物5.3.2 多环芳烃5.3.3 表面活性剂2022/10/2365.3.3 表面活性剂在环境中的迁移转化分子中同时具有亲水基团和疏水基团的物质疏水基团含碳

11、氢键的基团，性质差别小亲水基团差别大：分类（1）阴离子型（2）阳离子型（3）两性（4）非离子型2022/10/237（1）阴离子型表面活性剂溶于水时，与憎水基相连的亲水基团是阴离子羧酸盐：肥皂 RCOONa磺酸盐：烷基苯磺酸钠硫酸酯盐：硫酸月桂酯钠磷酸酯盐：烷基磷酸钠2022/10/238（2）阳离子型表面活性剂溶于水时，与憎水基团相连的亲水基团是阳离子有机胺的衍生物：季胺盐（十六烷基三甲基溴化铵，具有消毒杀菌作用）2022/10/239阴阳两种离子组成的表面活性剂分子结构类似于氨基酸，在分子内部形成内盐RNH2CH2CH2COO-（3）两性表面活性剂2022/10/240（4）非离子表面活性剂亲水基团为醚基和羟基脂肪醇聚氧乙烯醚脂肪酸聚氧乙烯酯烷基苯酚聚氧乙烯醚 2022/10/241表面活性剂的结构和性质选学2022/10/242表面活性剂的来源、迁移与转化来源：纤维、造纸、塑料、日用化工等，以废水形式进入水体迁移：表面活性剂：亲水基团，易溶于水，随水迁移其他物质：使其它不溶于水的物质分散于水体，随水迁移2022/10/243表面活性剂的生物降解甲基氧化氧化芳香族化合物的氧化脱磺化过程20