环境地球化学简介

环境地球化学简介一、元素的环境地球化学分类（一）元素的环境地球化学分类及存在形态1.元素的环境地球化学分类第一页，共57页。第一页，共57页。环境地球化学简介（1）生命元素生命组成元素：H、C、N、O、Ca、P、K、S生命必需元素：Fe、Cu、Zn、Mn、Co、I、Mo、Se、F、Cr、V、Ni、Br第二页，共57页。第二页，共57页。环境地球化学简介2.毒性元素：毒性：Cd、Ge、Sn、Sb、Te、Hg、Pb、Ga、In、As、Li(?)潜在和放射性毒性元素：Be、Tl、Th、U、Po、Ra、Sr(?)、Ba(?)第三页，共57页。第三页，共57页。环境地球化学简介3.无毒性稳定元素：（多为氧化物矿物或自然元素）Ti、Zr、Hf、Sc、Y、Nb、Ta、Ru、Os、Rb、Ir、Pd、Pt、Ag、Au4.中间性元素：B、Al第四页，共57页。第四页，共57页。第五页，共57页。第五页，共57页。环境地球化学简介（二）元素的存在形式1.非残渣态(1)可交换态(或被吸附态)：如Cu,Mg,K,Na等被吸附的简单离子第六页，共57页。第六页，共57页。环境地球化学简介(2)碳酸盐结合态：此形态对pH值改变敏感(3)铁锰氧化物和氢氧化物结合态(4)与硫化物及有机质结合态第七页，共57页。第七页，共57页。环境地球化学简介2.残渣态（惰性态）：元素存在于难溶解矿物的晶格中第八页，共57页。第八页，共57页。环境地球化学简介3.某些元素的环境地球化学性质Hg主要来源：HgS(辰砂)环境中的来源：Hg矿和含Hg岩石的开采和风化；煤和石油的燃烧；制碱、电器、仪表、制药、农药、造纸、油漆等工业Hg对人体的影响：过量Hg具有明显毒性第九页，共57页。第九页，共57页。环境地球化学简介As:主要来源：FeAsS（毒砂）、AsS(雄黄)、As2S3(雌黄)环境中的来源：砷化合物（砷酸钙、砷酸铝，用于杀虫、除草、杀菌和灭鼠等，电子工业中用于砷化镓的半导体材料）砷的毒性：耐受性，积累性第十页，共57页。第十页，共57页。环境地球化学简介Cd：主要来源：CdS(硫镉矿)、CdCO3(菱镉矿)、CdO(方镉矿)、CdSe(硒镉矿)环境中的来源：Pb,Zn,Cu矿山的开采，电池，显象管，工业（电镀）废水等毒性：骨痛症，高血压（？）第十一页，共57页。第十一页，共57页。环境地球化学简介Pb：主要来源：方铅矿环境中的来源：矿山，冶金，化工，颜料，玻璃工业，蓄电池等毒性：腹痛，贫血，神经病，脑病等第十二页，共57页。第十二页，共57页。环境地球化学简介二、元素的环境背景值1.环境背景值的概念：无污染情况下环境组成要素（如大气，水体，土壤，岩石，河流沉积物和植物等）的平均化学成分第十三页，共57页。第十三页，共57页。环境地球化学简介2.意义：（1）环境评价依据（2）追索污染源（3）预测环境污染趋势（提供依据）（4）查明地方病的起因和防治第十四页，共57页。第十四页，共57页。环境地球化学简介3.某些元素的环境背景值（1）大气环境背景值影响因素：人类活动和火山作用第十五页，共57页。第十五页，共57页。环境地球化学简介第十六页，共57页。第十六页，共57页。环境地球化学简介（2）土壤背景值是母岩、气候、生物、水系、地形等综合作用的产物，在研究或评价土壤的污染程度时必须考虑原始地球化学背景。第十七页，共57页。第十七页，共57页。环境地球化学简介第十八页，共57页。第十八页，共57页。环境地球化学简介（3）水体背景值第十九页，共57页。第十九页，共57页。环境地球化学简介第二十页，共57页。第二十页，共57页。环境地球化学简介（4）植物和粮食的背景值与植物的科、属、种以及植物的不同部位有关，也与环境条件（土壤、气候、雨量）等有关第二十一页，共57页。第二十一页，共57页。环境地球化学简介第二十二页，共57页。第二十二页，共57页。环境地球化学简介（5）岩石背景值是成土母岩，是原生环境质量评价的重要依据，可为污染来源途径提供资料，第二十三页，共57页。第二十三页，共57页。环境地球化学简介三、水环境地球化学1.地下水的形成及作用特点：水-岩作用时间长，背景值决定于流经过的岩石第二十四页，共57页。第二十四页，共57页。环境地球化学简介2.地下水的污染（1）地下水污染的成分特征硬度增高(Ca、Mg、Mn等的碳酸盐，氯化物，硫酸盐，硝酸盐)硝酸根增高其它组分含量的增高(如Ag、Cd、Cr、Cu、Hg、Fe、Mn、Zn、As、Se、F、有机质，微生物等)第二十五页，共57页。第二十五页，共57页。环境地球化学简介污染途径：污染物产生的CO2

促进Ca、Mg等的溶解盐效应离子置换，如Na增加可置换土壤中的Ca、Mg等氧化还原环境的变化，如水位下降引起氧化条件并使硫形成硫酸根等。第二十六页，共57页。第二十六页，共57页。环境地球化学简介（2）各种污染物的渗入方式通过包气带渗入河流侧向渗入由井孔、坑道或岩溶通道直接注入第二十七页，共57页。第二十七页，共57页。第二十八页，共57页。第二十八页，共57页。第二十九页，共57页。第二十九页，共57页。环境地球化学简介3.地下水的自净作用水进入地下后与介质发生物化-生化反应，使水的组成发生变化而达到净化（1）微生物被吸附和衰亡作用第三十页，共57页。第三十页，共57页。环境地球化学简介第三十一页，共57页。第三十一页，共57页。环境地球化学简介（2）微生物的分解作用有机污染物的分解作用=>水+CO2（生物化学反应是消耗氧的过程）第三十二页，共57页。第三十二页，共57页。环境地球化学简介(3)化学沉淀作用可形成硫酸盐、碳酸岩、氢氧化物、氟化物等，如CaSO4•2H2O,PbCO3,Pb(OH)2,CaF2第三十三页，共57页。第三十三页，共57页。环境地球化学简介(4)物理化学吸附作用黏土对Cr、Cd、As、Cu、Pb、Zn、Hg的去除深度为15cm,净化率达89.3-100%。黏土对酚，氰的去除深度小于20cm,净化深度达71-89.9%。矿物的吸附能力：沸石>蛭石>蒙脱石>绿高岭石>伊利水云母>白云母>黑云母第三十四页，共57页。第三十四页，共57页。环境地球化学简介4.河流的自净作用（1）稀释作用（2）吸附和沉淀作用（3）生物化学作用：细菌，藻类，大型植物，微型动物，大型动物生物化学耗氧量（BOD）和溶解氧(DO)第三十五页，共57页。第三十五页，共57页。环境地球化学简介5.土壤和河流沉积物中污染物的积累污染物吸附的有限性重新释放的条件：（1）盐度的增高（2）pH值降低（3）氧化还原条件的变化（4）天然和合成络合剂的增加第三十六页，共57页。第三十六页，共57页。环境地球化学简介四、大气环境地球化学（一）大气圈结构和组成第三十七页，共57页。第三十七页，共57页。第三十八页，共57页。第三十八页，共57页。环境地球化学简介（二）大气化学及环境效应1.CO2的温室效应及对环境的影响第三十九页，共57页。第三十九页，共57页。环境地球化学简介2.臭氧层及其环境效应（1）臭氧层的作用减少紫外线影响温度分布第四十页，共57页。第四十页，共57页。环境地球化学简介第四十一页，共57页。第四十一页，共57页。环境地球化学简介（2）人类活动对臭氧层的影响臭氧的性质不稳定：温度升高即分解，其催化剂为NO2、Cl2、Ag、Cu、Fe、Mn氧化性：SO2+O3=>SO3+O2N2O+O3=>2NO+O2H2S+O3=>H2O+O2+S(g)第四十二页，共57页。第四十二页，共57页。环境地球化学简介3.大气污染与危害污染的原因：自然作用，人为作用（1）光化学烟雾成因：紫外线照射烃、NO等形成过氧乙酰硝酸酯第四十三页，共57页。第四十三页，共57页。环境地球化学简介（2）酸雨酸雨的形成：来自煤、石油燃烧和金属冶炼产生的SO2来自高温燃烧产生的NO2第四十四页，共57页。第四十四页，共57页。环境地球化学简介酸雨的危害：土壤中Ca,Mg,K等的淋失和抑制有机物的分解和氮的固定。使植物中K,Ca,Mg,Mn,有机物（糖，氨基酸和维生素等）淋失。第四十五页，共57页。第四十五页，共57页。环境地球化学简介（3）大气飘尘（气溶胶）指<10m的颗粒，>10m的颗粒为落尘对环境的影响：吸入呼吸道，支气管，肺部后80%沉积增加日光散射，降低能见度第四十六页，共57页。第四十六页，共57页。来源（人为和天然）：大风扬起的尘埃火山喷发海浪花蒸发的气溶胶（NaCl）燃烧过程的固体颗粒（烟，汽车尾气等）第四十七页，共57页。第四十七页，共57页。环境地球化学简介大气环境飘尘的自然去除干沉降（碰撞和吸附）湿沉降第四十八页，共57页。第四十八页，共57页。环境地球化学简介4.森林植被对环境的净化作用除调节气候，保持水土外，有以下作用：（1）保持氧和CO2的平衡1人的氧气量需要150m2的叶面第四十九页，共57页。第四十九页，共57页。环境地球化学简介（2）降低大气中的有害气体浓度可吸收HF、SO2、Cl、NO2、NH3、O3、Hg、乙烯、过氧乙酰硝酸酯，醛，酮等。如SO2通过高15m宽15m的法国梧桐林带，其含量可降低25-75%。第五十页，共57页。第五十页，共57页。环境地球化学简介（3）减少空气中的放射性物质如在叶面的背风面上，放射性物质仅占1/4。第五十一页，共57页。第五十一页，共57页。环境地球化学简介（4）减少空气中的尘埃叶面吸附作用可减少到1/9-1/8第五十二页，共57页。第五十二页，共57页。环境地球化学简介（5）减少空气中的细菌植物分泌物（包括挥发物质）具有杀菌作用，如城市公园里的细菌可降低40-50倍。（6）净化水源第五十三页，共57页。第五十三页，共57页。环境地球化学简介五、环境保护及研究问题1.人类活动的区域环境效应(1)矿山开发的环境效应空气污染CO,SO2水污染（酸性废水，重金属污染）(2)工厂的污水排放(3)其它（汽车排气，空调，废物，垃圾）第五十四页，共57