污染物在地下水系统中的迁移转化共140页
污染物在水体中的转化
污染物在水体中的转化污染物进入水体后发生各种反应，根据污染物的不同性质可产生不同的污染过程。
有机污染物在水环境中的迁移转化主要取决于有机污染物本身的性质以及水体的环境条件。
有机污染物一般通过吸附作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物富集和生物降解作用等过程进行迁移转化，一些重金属污染物在水体中可发生形态或状态的转化。
一、水体中需氧有机物的降解有机物在水体中的降解主要通过化学氧化、光化学氧化和生物化学氧化来实现，其中生物化学氧化作用具有最重要的意义。
需氧污染物在水体中发生生物降解的问题可以从两方面来考察：从微观看，就是考虑微生物的生活行为和污染物在微生物的作用下发生逐步降解的反应机理；从宏观看，也就是考虑水体本身如何通过生物因素而达到自净结果的。
对这两方面的内容将在下文分别予以阐述。
（一）生化需氧过程中的生物系统和生化反应生物需氧过程中的生物系统可用图 4-2 表示。
从这个图中我们可以看到，在降解有机物过程中，微生物中的细菌所起的作用最大（在水体中数量多，氧化功能强），其次是原生动物。
在生物需氧过程三阶段中发生的反应有氧化反应、合成反应和内源呼吸反应（氧化反应在好氧、厌氧条件下皆能发生，而且细菌生长和能量利用情况也很相似，但反应产物是十分相异的）。
在三阶段发生的典型反应归纳列举如下：1. 有机物氧化（呼吸）反应2. 无机物氧化（呼吸）反应3. 合成细胞原生质（合成）反应4. 细菌原生质氧化（内源呼吸）反应细菌的呼吸是在生活的原生质中进行的一种生物化学过程，由此产生的能量可供细菌的各种生命活动之用；另一方面，细菌的内源呼吸导致细胞物质的自身破坏和内耗。
实际上，细菌发挥正常活动功能（如在水体中运动、体内酶的激活）只需很少能量，这一份额的能量单靠内源呼吸也已足够提供。
按专业研究人员提出的假说，微生物的生长是以下两种相反过程竞争的结果：同化外来营养物质和内耗体内细胞物质。
即使环境中所含营养物质并不缺乏，细菌体内破坏原生质的过程也还是发生着的。
污染物的迁移和转化
都可以作为配位
体与金属离子络 合
2.2.2.5吸附作用
吸附是发生在固体 或液体表面对其它 物质的一种吸着现 象。污染物在土壤 中的吸附常常受到 土壤中有机质含量， 土壤颗粒大小，粘 土矿物成分，pH， 阳离子交换能等土 壤理化性质的影响。
=SurfOH指铁，铝和锰氧化物表面
2.2.2.6 氧化还原作用
Zn2+ + NH3
ZnNH32+
Hg2+ + 2OH Hg(OH)2 +Cl Hg2+ + ClHg2+ + 2ClHg2+ + 3ClHg2+ + 4Cl-
Hg(OH)2 Hg(OH)Cl HgCl+ HgCl2 HgCl3HgCl42-
吸附力强 吸附力弱
环境中的 OH-， Cl-，HCO3-， CO32-及含NH2，-OH，COOH，-SH等
生物累积的程度可用生物累积系数 bioaccumulation factor, BAF 表示。
BAF=某一生物个体生长发育较后阶段体内蓄积污染物的 浓度/同一生物生长发育较前阶段体内蓄积该污染物的浓 度
生物累积某种污染物的浓度水平取决于该生物摄取和消 除该污染物的速率之比，如果摄入量大于消除量，就会 发生生物积累。
地下水污染或是 造成癌症村现象 的首因
2.2.1.3 重力的机械迁移作用
指污染物及其搬运在体在重力作用下的迁移运动。
➢吸附了污染物的气溶胶，颗粒物，悬浮物等主要以 重力沉降的方式在环境中的迁移。
➢污水设施中污染物逐渐沉积在污泥中，随污泥的处 理而迁移。
➢机械搬运污染物的行为是污染物迁移的重要方式。 如污染物以原材料，成品或包装材料的形式被远距 离运输。
浅析地下水污染物的迁移与转化
浅析地下水污染物的迁移与转化摘要：随着淡水资源日益紧缺，合理利用和保护地下水资源逐渐得到社会的广泛关注。
有机污染物对地下水资源的污染已成为当前地下水污染防治与保护的焦点问题。
随着工农业的发展，越来越多的有机化学污染物进入自然环境，这些有机污染物随着地表径流流入渗到地下水环境中，对地下水系统造成污染。
地下水是人类的主要饮用水来源之一，水中的有机污染直接或间接对人类健康造成严重危害。
研究有机污染物在地下水环境中迁移转化具有重要的理论和现实意义。
关键词：地下水有机污染物迁移与转化一、我国地下水污染源和污染物状况1. 地下水污染的主要表现1.1有机化合物（如合成染料，油类及有机农药）出现于地下水。
1.2极其微量的毒性金属元素（如汞、铬、铅、砷及其他放射性元素）出现于地下水中。
1.3各种细菌，病毒大量繁殖于地下水。
地下水硬度，矿化度，酸度和某些单项离子超过使用标准。
[1]2、我国地下水有机污染物的特点及危害目前，我国大部分地区的地下水物污染日趋严重，且具有种类多、含量低、危害大、治理难等特点。
在浅层地下水中有机污染物主要有三氯甲烷、PCE、TCE 等[2]。
许多有机污染物具有致癌、致畸、致突变效应，严重影响人体健康，且有机污染物在地下水环境中难以通过自然降解过程去除，可能长期存在并累积，有机污染物对我国地下水污染日趋严重。
3、地下水污染物的研究现状近年，国内外学者在地下水溶质迁移理论和试验研究方面取得了新的进展：对污染物迁移的弥散系数提出了与时空相关的表达式；大量的试验研究使得迁移方程中的衰减、离子交换、生物、化学反应的系数考虑更全，取值更合理，并考虑了污染物的固相和液相浓度的相互转化关系，吸附条件则由平衡等温模式发展到考虑非平衡吸附模式【3】。
二、地下水污染物的迁移转化研究1、迁移与转化概念分析所谓迁移，指污染物在环境中分配、溶解、挥发、吸附等物理过程，其间，污染物的结构不发生变化；所谓转化，即有机物的光降解、水解、氧化还原和生物降解、富集等生物化学过程，在此过程中，污染物的结构发生变化。
污染物在地下水系统中的迁移转化
。
土壤阴离子代换量与粘土矿物成 分和土层反应有关。含水氧化铁、铝 的阴离子代换量在土壤溶液pH值为5 时，可达100—150 meq/100g土；高岭 石含量高的土壤，阴离子代换量亦较 大。阴离子代换量随着土壤pH值的升 高而降低，并在某一pH值时，还出现
意味着污染物的去除。
（二）、物理吸附
土壤介质特别是土壤中的胶体 颗粒具有巨大的表面能，它能够 借助于分子引力把地下水中的某 些分子态的物质吸附在自己的表 面上，称这种吸附为物理吸附。
物理吸附具有下列特征：
(1)吸附时土壤胶体颗粒的表面能降低，所以是放热 反应，一般吸附每克分子放热小于5kcal(20.934kj)
H
1 1.008
Ca 2 40．08 1．06 10．00
2 0．78 13．00 第 三
土壤中一些阳离子代换力的大小排列顺序如下： Fe3+≥A13+＞H+＞Ba2+＞Sr2+＞Ca2+＞Mg2+＞Cs+＞Rb+ ＞NH4+＞K+＞Na+＞Li+
土壤胶体一般带负电，所以能够吸附保持 阳离子，其扩散层的阳离子可被地下水中的阳 离子代换出来，故称为代换吸附，其反应式如
下：
生物胶体
Ca 2 Na
3NH4Cl
土壤胶体
3NH
4
Ca2、Na
当离子交换达到平衡状态时，可用下列 数学表达式：
C0
C
K ( C )1/ P C0 C
还可吸附NH3、H2以及CO2等气态分子。
环境中重金属污染物的迁移与转化研究
环境中重金属污染物的迁移与转化研究重金属污染是当前环境问题中的一大难题，对人类健康和生态环境造成了严重威胁。
为了探索和理解重金属污染物在环境中的迁移与转化规律，科学家们进行了大量的研究。
本文将针对重金属污染物的迁移途径、影响因素以及转化过程展开探讨。
1. 迁移途径重金属污染物在环境中的迁移主要通过以下几种途径：1.1 土壤迁移：重金属通过地下水和土壤孔隙水的流动迁移到地下水中，进而进入河流、湖泊等水体，形成水环境的污染。
1.2 大气迁移：重金属通过颗粒物悬浮在空气中，通过降雨沉降到地表，导致土壤和水体的污染。
1.3 水体迁移：重金属可以直接溶解在水中，通过水流迁移到其他地方，并对水生生物造成直接毒害。
1.4 生物迁移：重金属通过生物体的吸收、积累和迁移，从而进入食物链，对生物体造成间接毒害。
2. 影响因素重金属污染物的迁移与转化受到多种因素的影响，包括但不限于以下几个方面：2.1 pH值：土壤和水体的酸碱度对重金属的迁移和转化有重要影响。
低pH值条件下，重金属更容易释放并迁移至地下水中。
2.2 有机质含量：有机质对重金属的吸附、解吸和转化起着重要作用。
有机质含量高的土壤和水体能够有效地限制重金属的迁移和转化。
2.3 土壤类型：不同类型的土壤具有不同的吸附和保持能力，影响重金属在土壤中的迁移和转化速率。
2.4 温度和湿度：温度和湿度的变化可导致土壤和水体中重金属的溶解度和迁移速率发生变化。
2.5 微生物活动：微生物在环境中的活动可以促进重金属的转化和迁移，包括还原、氧化和沉积等过程。
3. 转化过程重金属污染物在环境中经历多个转化过程，包括溶解、沉降、吸附、解吸、络合等。
这些转化过程对重金属的迁移和生物有效性起着重要作用。
3.1 溶解：重金属在水中可以以溶解态存在，溶解度与温度、酸碱度、络合等因素有关。
溶解态的重金属可以直接对生物体造成毒害。
3.2 沉降：重金属通过颗粒物和悬浮物的沉降进入土壤和水体中，从而影响环境的质量。
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污染物在地下水系统中的迁移转化
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38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
吉大环境毒理学第二章污染物的迁移和转化
2020/11/7
吉大环境毒理学第二章污染物的迁移 和转化
第二章 污染物在环境中的迁 移和转化
吉大环境毒理学第二章污染物的迁移 和转化
2.1 概述
污染物进入环境以后，由于自身物理化学性 质和各种环境因素的影响，将会在空间位置或 形态特征等方面发生一系列复杂的变化。
水的机械性迁移举例：污水灌溉与地下水污 染
污 染 物
吉大环境毒理学第二章污染物的迁移 和转化
毒大米与土壤重金属污染息息相关
吉大环境毒理学第二章污染物的迁移 和转化
中国地下水污染地图
地下水污染或是 造成癌症 村现象的 首因
吉大环境毒理学第二章污染物的迁移 和转化
2.2.1.3 重力的机械迁移作用
吉大环境毒理学第二章污染物的迁移 和转化
b. 气流扩散： 污染物在垂直 方向上的迁移 扩散
吉大环境毒理学第二章污染物的迁移 和转化
影响大气污染物扩散的因素
1. 大气稳定度 2. 地理地势
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影响大气污染物扩散的因素
大气稳定度： 表示空气中某大气团由于与 周围空气存在在密度，温度， 或流速等强度差而产生的浮 力使其产生加速度而上升或 下降的程度。
风化淋溶作用 溶解挥发作用 酸碱作用
生物性性迁移
ห้องสมุดไป่ตู้
生物浓缩 生物累积 生物放大
络合作用 吸附作用 氧化-还原作用
吉大环境毒理学第二章污染物的迁移 和转化
2.2.1 机械性迁移
污染物的机械性迁移现象处处可见：废 水，废气和废渣的排放，丢弃，搬运以 及各种有毒有害物质在生产和生活中的 应用，均可使污染物发生不同程度的迁 移运动。
土壤及地下水污染研究进展
随着农业现代化的发展，化肥农药的大量使用已成为土壤环境污染的最主要因素，如氮、磷污染引起水体的富营养化，硝酸根污染地下水的问题。国内外学者对土壤中氮素转化的各种物理、化学和生物化学的作用机理进行了大量的理论和实验研究，并得到了许多有益的规律性的认识。近年来，人们已建立起各种污染物迁移模型来模拟化肥和农药及其残留物在土壤和地下水中的归趋和迁移。如武强 (1991)研究了排水条件下饱和非饱和水盐运动规律；徐玉佩(1993)对野外条件下水动力弥散系数的测定方法进行了研究；冯绍元(1995)研究了排水条件下饱和土壤中氮肥转化与运移问题；杨大文、杨诗秀(1992)在室内土柱上研究了杀虫剂在土壤中迁移及其影响因素，考虑了对流、弥散、吸附、降解四因素的影响，结果表明:对流、弥散、吸附作用对农药运移影响很大，而降解作用影响小，降解仅决定了农药在土壤中的残留量；黄元仿等人在田间条件下研究氮素运移的模拟模型时，考虑了以上各影响因素，但由于控制方程太复杂，无法在田间验证，而仅做了氮平衡计算，讨论了氮肥施入的动向。结果表明：根系吸氮总量远远大于其它一切影响因素，是氮在农田中的主要支出项。目前国外对农药引起的环境污染问题高度重视，不断淘汰对环境有害的农药，逐步推广低毒无害或生物农药。
2．污水灌溉引起的土壤污染问题
污水灌溉是解决水资源缺乏和污水资源化的重要工程措施，污水中大多含有比较丰富的有机物质，它们在一定条件下分解，能为农作物提供可利用的氮、磷等多种养分，作物增产效果明显，但是由于污水中含有不同种类的污染物质，长期利用这种污水进行灌溉已经在一定程度上造成了土壤环境的恶化。尤其是重金属污染，可在土
（三）污染物在非饱和土壤中迁移转化规律的研究
人类对污染物在非饱和土壤中迁移转化规律的研究开始于 20世纪80年代，美国、英国等西方发达国家，在研究非饱和带水分运动的基础上，开始研究污染物在非饱和土壤中的迁移规律。通过大量的室内及野外土柱试验，确定了非饱和带垂向一维弥散系数和衰减系数，此阶段的示踪剂大都采用保守性物质。随着研究工作的深入，逐步开始研究重金属在非饱和带的迁移转化规律，考虑土壤液相和固相浓度的分配系数，并借助于Henry，Freundlich和Langmuir的等温吸附模式来表示液相和固相浓度吸附和解吸问题。对于弥散系数的研究，Pickens和Grisak又将恒定常数扩展为随时空变化的