《环境化学》课件—06典型污染物在环境各圈层中的循环
环境化学复习资料第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应 名词术语
第六章典型污染物在环境各圈层中的转归与效应名词术语1.持久性有毒化学污染物（Persistent toxic substances(PTS)）持久性有毒化学污染物是指在全球普遍存在的、具有生物累积性、难以降解、可远距离传输、致癌致突变性和内分泌干扰等特性的一类物质。
这些化合物所引起的污染问题已经引起国际环境保护组织、各国政府和民众的高度关注。
联合国UNEP制订的持久性有毒化学污染物（PTS）目前包括27种有毒化学污染物：1.艾氏剂（Aldrin）；2.氯丹（Chlordane）；3.滴滴涕（DDT）；4.狄氏剂（Dieldrin）；5.异狄氏剂（Endrin）；6.七氯（Heptachlor）；7.六氯代苯（Hexachlorobenzene）；8. 灭蚁灵（Mirex）；9.毒杀芬（Toxaphene）；10.多氯联苯（PCBs）；11.二恶英（Dioxins）；12.多氯代苯并呋喃（Furans）；13.十氯酮（Chlordecone）；14.六溴代二苯（Hexabromobiphenyl）；15.六六六（HCH）；16.多环芳烃（PAHs）；17.多溴代二苯醚（PBDE）；18.氯化石蜡（Chlorinated Paraffins）；19.硫丹（Endosulphan）；20.阿特拉津（Atrazine）；21.五氯酚（Pentachlorophenol）；22.有机汞（Organic Mercury compounds）；23.有机锡（Organic Tin compounds）；24.有机铅（Organic Lead compounds）；25.酞酸酯（Phthalates）；26.辛基酚（Octylphenols）；27.壬基酚（Nonylphenols）。
2.挥发性氯代烃（Volatile chlorinated hydrocarbons）指正常状态下(20 ℃，760 mmHg)，蒸汽压大于0.1 mmHg以上的氯取代烃类化合物，它是重要的化工原料和有机溶剂，广泛的应用于化工、医药、制革、电子等行业。
典型污染物在环境各圈层中的转归与效应
第六章典型污染物在环境各圈层中的转归与效应内容提要及重点要求：主要介绍了以重金属、持久性有机污染物（Persistent Organic Pollutants，POPs）为代表的持久性有毒污染物（Persistent Toxic Substances, PTS）等典型污染物在各圈层中的转归与效应。
要求了解这些典型污染物的来源、用途和基本性质．掌握它们在环境中的基本转化、归趋规律与效应。
地球环境是一个由大气、水体、土壤、岩石和生物等圈层组成的多介质体系，建立描述污染物在多介质环境中的迁移、转化和归趋规律，弄清化学污染物在这些介质中的浓度、持久性、反应活性以及分配的倾向，是研究污染物转归与效应的重要内容。
污染物在多介质环境中的过程研究主要包括以下几个方向：（1）水/气界面的物质传输：主要研究污染物从水中的挥发、大气复氧以及污染物在水体表面微层的富集行为。
（2）土壤/大气界面的物质传输：主要研究污染物从土壤的挥发和干、湿沉降污染物由大气向土壤的传输两部分。
（3）水/沉积物界面的物质传输：在多介质环境问题研究中，水/沉积物界面是比水/气界面更为复杂的界面，它是水体中水相与沉积物相之间的转换区，是底栖生物栖息的地带。
水/沉积物界面的物质传输，不仅涉及污染物的传输，而且还涉及水和沉积物本身的传输。
因此，污染物在该区域的积累和传输，在很大程度上影响着该污染物的物理、化学和生物行为。
概括说来，水/沉积物界面的化学物质传输是通过沉降、扩散、弥散、吸附、解吸、化学反应和底栖生物的作用等过程完成的。
第一节重金属元素重金属是具有潜在危害的重要污染物。
重金属污染的威胁在于它不能被微生物分解。
相反，生物体可以富集重金属，并且能将某些重金属转化为毒性更强的金属－有机化合物。
重金属元素在环境污染领域中其概念与范围并不是很严格。
一般是指对生物有显著毒性的元素，如汞、镉、铅、铬、锌、铜、钴、镍、锡、钡、锑等，从毒性这一角度通常把砷、铍、锂、硒、硼、铝等也包括在内。
环境化学第6章典型污染物在环境各圈层中的转归与效应
体内的许多器官产
生影响 。
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砷 中 毒 肾 病
砷中毒皮肤组织增殖细胞
第二节 有机污染物
大量的有机化学品以各种形式进入 环境，产生各种各样的环境效应，直接 或间接地危及人体健康。其中以对生态 环境和人类健康影响最大的难降解的、 有致癌、致突变作用的有机物的环境行 为最受人们关注。
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பைடு நூலகம்
3、甲基汞脱甲基化与汞离子还原 湖底沉积物中甲基汞可被某些细菌
降解而转化为甲烷和汞。也可将Hg2+还 原为金属汞。
CH3Hg+ +2H
Hg+CH4+H+
HgCl2+2H
Hg+2HCl
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4、汞的生物效应
甲基汞能与许多有机配位体基团结 合，如-COOH、 - NH2、 - SH、 - C S - C - 、 - OH等。由于烷基汞具有高脂 溶性，且它在生物体内分解速度缓慢（其 分解半衰期为70d），因此烷基汞比可溶 性无机汞化合物的毒性大10—100倍。
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卤代烃在大气中的转化
卤代烃的转化
对流层 含氢卤代烃与HO自由基的反应
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平流层
受到高能光子的攻击而被破坏
多氯联苯（PCBs）
多氯联苯的结构与性质
多氯联苯是一组由 多个氯原子取代联苯分子 中氢原子而形成的氯代芳 烃类化合物。
由于PCBs理化性质稳定，用途广泛，已成 为全球性环境污染物，而引起人们的关注。
多氯代二苯并二恶英（PCDD ）和多氯代二苯并呋喃（PCDF） 是目前已知的毒性最大的有机氯 化合物。他们是两个系列的多氯 化物。其结构式为：
典型污染物在环境各圈层中的迁移转化
目录
CONTENTS
• 引言 • 大气圈层中的迁移转化 • 水圈层中的迁移转化 • 土壤圈层中的迁移转化 • 生物圈层中的迁移转化 • 污染物迁移转化的影响因素
01
CHAPTER
引言
污染物的定义与分类
定义
污染物是指进入环境后导致环境质量 恶化的物质。
分类
根据污染物的性质和来源，可以分为 无机污染物、有机污染物、放射性污 染物等。
城市生活
城市生活垃圾、污水等处理不当，也会对生物圈造成污染。
生物圈中污染物的迁移
01
空气传播
水体传播
02
03
土壤传播
一些气体和颗粒物可以通过空气 传播，从污染源扩散到其他地区， 影响生物圈的各个角落。
废水、雨水等可以通过河流、湖 泊等水体传播，将污染物带到更 远的地方。
土壤中的污染物可以通过雨水淋 溶、植物吸收等方式传播到其他 地区。
生物转化
污染物在微生物的作用下进行分解、代谢等生物 化学反应，转化为无害或低毒性的物质。
光解转化
某些污染物在光照条件下进行光化学反应，分解 为无害物质。
04
CHAPTER
土壤圈层中的迁移转化
土壤中污染物的来源
工业排放
工业生产过程中产生的废气、 废水和固体废弃物，通过排放
或泄漏进入土壤。
农业活动
农药、化肥和农用塑料薄膜等 农业投入品的不合理使用，导 致化学物质残留和污染。
污染物迁移转化的重要性
01
02
03
环境保护
了解污染物的迁移转化有 助于采取有效措施控制污 染，保护环境质量。
生态平衡
污染物的迁移转化可能对 生态系统产生影响，了解 其规律有助于维护生态平 衡。
典型污染物在环境各圈层中的转归与效应
典型污染物在环境各圈层中的转归与效应引言污染物是指那些不断通过人类活动排放到环境中的有害物质，包括大气、水体和土壤等环境。
典型的污染物主要包括大气中的二氧化硫、氮氧化物、水体中的重金属、有机物和土壤中的农药等物质。
这些污染物在环境中的转归和对环境的影响备受关注。
本文将重点讨论这些污染物在不同环境圈层中的转归和效应。
大气中的典型污染物二氧化硫二氧化硫主要来自燃煤、石油等燃烧过程，通过大气向土壤和水体传播。
在大气中，二氧化硫易与水蒸气和氧气反应形成硫酸等强酸性物质，导致酸雨的形成，对植物和建筑物造成损害。
此外，二氧化硫还参与臭氧和颗粒物的生成，对人类健康和环境造成危害。
氮氧化物氮氧化物主要来自汽车尾气和工业排放，对大气和水质均有影响。
氮氧化物在大气中与挥发性有机物反应形成臭氧，对人类健康影响较大。
此外，氮氧化物还是水体中富营养化的主要原因之一，引起水华的产生，破坏水生态系统平衡。
水体中的典型污染物重金属重金属是水体中的重要污染物之一，主要来源于工业废水排放和农业面源污染。
重金属如铅、镉等对水生生物和人类健康具有较大危害。
它们在水环境中具有很强的持久性和蓄积性，易被生物富集，加重水体污染。
有机物有机污染物包括各类化学品，如农药、兽药和工业化学品等。
这些有机物对水生生物和人类健康危害较大，有些有机物还对生态系统造成严重危害。
它们在水体中转移速度较慢，易富集在生物体内，引起食物链中毒现象。
土壤中的典型污染物农药农药是影响土壤质量的重要因素之一，主要来源于农田施用。
农药中的有机氯、有机磷等成分易残留在土壤中，并渗入地下水和河流中造成污染。
农药对土壤生物和植物生长产生危害，也对人类健康构成威胁。
总结与展望不同环境圈层中的典型污染物具有不同的转归和效应，但它们都对环境和人类健康造成危害。
因此，应该积极采取有效措施减少污染物排放，保护和改善环境质量。
以上是关于典型污染物在环境各圈层中的转归与效应的讨论，希望对读者有所启发。
典型污染物在环境各圈层中的转归与效应概述
典型污染物在环境各圈层中的转归与效应概述一、引言污染物的释放已经成为当代社会面临的一个严峻问题。
各种污染物经过排放后会进入大气、水体和土壤等环境圈层，对生态系统及人类的健康造成危害。
本文将探讨典型污染物在环境中的传播、转移和效应，以及可能的应对措施。
二、大气环境中的污染物大气是典型污染物传播的重要介质之一，大气中的污染物主要包括二氧化碳、氮氧化物、臭氧和颗粒物等。
这些污染物通过空气传播，对空气质量和气候产生影响，加剧全球变暖等问题。
三、水体环境中的污染物水体是另一个容易受到污染物侵袭的环境圈层，水中的污染物包括重金属、有机污染物、化学物质等。
这些污染物会对水质产生影响，损害水生态系统，威胁人类饮用水安全。
四、土壤环境中的污染物土壤是污染物的另一主要殖身之所，土壤中的化学污染物如农药、重金属等会经过降解或迁移导致土壤退化，影响农作物生长，还可能转移至水体和植物中造成进一步危害。
五、污染物的生物富集效应部分污染物会在环境中富集，并通过食物链逐级向上转移，最终积累到高级食物链中，造成食物链中生物的富集，例如水中生物体内富集的汞会对食肉动物和人类造成毒害。
六、污染物对生态系统的影响污染物对生态系统的危害是综合而复杂的，除了直接影响生物生长繁衍外，还可能破坏物种的生态平衡，导致生物多样性降低，影响整个生态系统的健康。
七、应对污染物的措施为了减少污染物对环境的危害，采取有效的污染物控制和治理措施至关重要。
这包括加强污染源监管、推动清洁能源发展、实施循环经济等举措，共同维护地球生态系统的可持续发展。
八、结论污染物在环境各圈层中的传播和效应是一个复杂的系统工程，需要全社会共同努力，科学合理地管理和应对污染物，以保护人类和生态环境的健康。
NSAttributedString以上是典型污染物在环境各圈层中的转归与效应的概述，希望能为读者提供一些启发和思考。
环境化学全部ppt课件
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20世纪80年代：生命元素的生物地球化 学循环、化学品安全评价、全球变化及全球 性环境问题研究。
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2.环境化学的定义 环境化学：环境化学是一门研究有害化学物质在
环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控 制的化学原理和方法的科学。
13
第一章 绪 论
1
环境化学
2
环境污染物
14
1. 环境问题(Environmental Problems)
1.1环境污染（Environmental pollution)
环境污染: 由于人为因素使环境的构成或状态发
生变化，环境素质下降，从而扰乱了生态系统和人 们的正常生活条件和生产条件，就叫做环境污染。
为是怎样的？ 3.SO2及潜在有害物质在环境中经过迁移转化将会
产生哪些危害，其危害机制如何？ 4.如何预防酸雨的产生或减缓酸雨产生的危害？
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4. 环境化学的研究特点 ●从微观的原子、分子水平上，研究宏观的环境现
象与变化的化学机制及其防治途径； ● 其核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和
效应。 ● 污染物种类众多，形态多变；浓度低；分布广泛，
第三阶段：90年代以来 巩固和发展“持续发展”的战略思想。 ——把环境保护与经济、社会协调发展。
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二、环境化学
1. 环境化学的发展 环境化学的发展：
孕育阶段：二次大战-1970年； 形成阶段：70-80年代； 发展阶段：80年代。
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二次大战-20世纪60年代：研究环境中农药 （有机氯）残留行为。《寂静的春天》-卡逊
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3. 环境化学的研究内容
有害物质在环境中存在的浓度水平和形态；
典型污染物在环境各圈层中的转归与效应精品PPT课件
❖土壤中PCBs的损失
– 生物降解和可逆吸附都不能造成PCBs的明显减少， – 挥发过程是引起PCBs损失的主要途径。
• PCBs的挥发速率随着温度的升高而升高，但随着土壤中粘土 含量和联苯氯化程度的增加而降低。
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③PCBs在水体中的迁移
❖水体中PCBs的来源
– 主要通过大气沉降和随工业、城市废水向河、 湖、沿岸水体的排放等方式进入水体。
– Poster等人研究表明: 雨水中只有9% 的PCBs 处于真正溶解状态，80%是束缚在亚微粒上的 吸附态。
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① PCBs在大气中的迁移
❖大气中PCBs的损失途径
– 直接光解和与OH、NO3 等自由基及O3 作用。
• 全世界每年约有0.6%的PCBs由于OH 基反应而消失。
– 雨水冲洗和干、湿沉降。
❖水体中PCBs的存在形态
– 除小部分溶解外，大部分附着在悬浮颗粒物上， 最终沉降到底泥。
– 底泥中的ＰＣＢｓ含量一般要较上面的水体高 １～2数量级。
• 它是继1987年《保护臭氧层的维也纳公约》和 1992年《气候变化框架公约》之后，第三个具有 强制性减排要求的国际公约。
• 2004年6月25日，十届全国人大常委会第十次会 议批准公约；
• 2004年8月13日，我国政府向联合国交存了批准、 接受、核准和加入书。
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持久性有机污染物斯德哥尔摩公约 2004年11月11日起对我国生效
• 根据公约规定，缔约方须在公约对缔约方 生效当日起计的两年内制定国家实施方案 并尽快组织实施。
• 我国需要采取必要的法律和行政措施
– 禁止和消除有意生产的POPs的生产和使用， 并严格控制其出口；
– 促进包括最佳可行技术和最佳环境实践的应用； – 查明并以安全、有效和对环境无害化方式处置
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重金属：汞、砷 有机污染物：有机卤代物、多环芳烃和表面活性剂 来源、基本性质、应用和迁移转化
第一节 重金属元素
一、汞 1.环境中汞的来源、分布与迁移 自然环境中本底值不高，以人为来源为主。 氯碱工业每生产1吨氯流失100～200g汞； 生产一吨乙醛，需用100~300g汞。
（2）砷的转化
• 砷的化合物可在微生物的作用下被还原，与甲基生成 有机砷化合物。
• 厌氧菌作用下主要产生二甲基胂，好氧的甲基化反应 则产生三甲基胂。
• 生物甲基化产生的砷化合物易被氧化和细菌脱甲基化， 又变成无机砷。
H3AsO4 + 2H+ + 2e
甲基钴胺素
H3AsO3
甲基钴胺素
CH3AsO(OH)2
H3AsO3 + H2O
CH3AsO(OH)2
(CH3)2AsO(OH)
(CH3)2AsO(OH) + 4H+ +4e
(CH3)2AsH- 2H2O
（3）砷的毒性与生物效应
三价无机砷毒性高于五价砷；溶解砷毒性高于不溶解 性砷；
无机砷可抑制酶的活性，三价无机砷还可与蛋白质 的巯基反应。三价砷对线粒体呼吸作用有明显的抑制作用；
一个氯原子进入链式反应能破坏数以千计的臭氧分子，直 至氯化氢到达对流层，并在降雨时被清除。
土壤
• 土壤中砷主要以与铁、铝水和氧化物胶体结合的形态 存在，水溶态含量极少。
• 土壤E降低，pH值升高，砷的溶解度增大。由于E降 低，AsO43-逐渐还原为AsO33-，pH升高土壤胶体所带 正电荷减少，对砷吸附能力降低。
• 浸水土壤中可溶态砷含量比旱地土壤中高。植物较易 吸收AsO33- ，故浸水植物中砷含量较高。
烷基汞具有高脂溶性，在生物体内分解缓慢，比无机汞毒 性大。肠道内只能吸收很少的与蛋白质结合的无机汞，但却能 全部吸收甲基汞及其衍生物。
水生生物富集烷基汞比富集其它汞能力大得多。一般鱼类 对氯化甲基汞的生物浓缩系数是3000，甲壳类则是100～ 100000。
汞在各圈层中的循环
汞 循 环 的 可 能 途 径 （一）
合物， As2O5溶于水形成的砷酸是三元酸， 在水中形成三种阴离子，哪种形态占优势， 取决于水体的pH值。
天然水
• 主要存在形态为H2AsO4- 、HAsO42- H3AsO3和 H2AsO3-。
• pE高，pH值在4～9之间，主要以五价的H2AsO4- 、 HAsO42-形式存在；pE<0.2，pH>4的水环境中主 要以三价的H3AsO3和H2AsO3-形式存在，均为水溶 性，容易随水迁移。
• 各种形态溶解度差别较大 • 易于配位体形成配合物 • 存在和转化与环境中的E和pH值有关
2、水俣病和汞的甲基化
汞的甲基化
CH3CoB12 +Hg2+ +H2O H2OCoB12 +2CH3Hg＋ 2CH3CoB12 +Hg2+ +H2O H2OCoB12 +（CH3）2Hg＋
3、甲基汞脱甲基化与汞离子还原
Cl • CH 4 CCl3 • Cl •
②平流层中的转化
CCl4 h CCl3 • Cl •
Cl • O3 ClO • O2
O3 h O2 O •
O • ClO• Cl • O2
上述反应除去两个O3，同时又生成了氯原子。
直至氯原子与甲烷或其他含氢类化合物反应变成氯化氢。
Cl·+CH4 →HCl+CH3· HO·+HCl →H2O+Cl·
长期接触无机砷会对生物体内的许多器官产生影响。
第二节 有机污染物
一、有机卤代物 1.卤代烃 （1）卤代烃的种类及分布
CH3Cl、CCl2F2、 CCl3F、 CCl4 、CH3CCl3 、 CHClF2占大气卤代烃总量的88％。 被卤素完全取代的卤代烃占对流层中卤代烃总量的3％， 但寿命较长。
（2）卤代烃的主要来源
空气中的汞大部分吸附在颗粒物上，气相 汞的最后归趋是进入土壤和海底沉积物。 水中汞与悬浮微粒相结合，最终沉降进入 水底沉积物。
汞及其化合物的性质
• 氧化还原电位E值高 • 能够以零价形态存在 • 汞及其化合物特别容易挥发 • 单质汞常温下呈液态，具流动性和溶解多种金属
形成汞齐的能力 • 在环境和生物体内具有较大的迁移和分配能力。
汞循环的可能途径（二）
二、砷
1.砷在环境中的来源与分布 自然界中砷以无机砷分布于矿物中，如砷黄铁矿 （FeAsS）、雄黄矿（As4S4）和雌黄矿（As2S3）。 环境中砷的天然来源是地壳风化。
冶金、化工及半导体和农药是主要的人为来源。
2.砷在环境中的迁移与转化
（1）砷的形态 As2O3在水中形成的亚砷酸是两性化
脱氢： CHCl3 HO• H2O CCl3 •
• CCl3 ·再与氧气反应生成碳酰氯（光气）
CCl3 • O2 COCl2 ClO •
• ClO ·可氧化其他分子产生氯原子
ClO • NO Cl • NO2 3ClO • H2O 3Cl • 2HO • O2 多数氯原子迅速和甲烷作用
在某些细菌作用下，湖底沉积物中甲基汞可被某 些细菌降解而转化为甲烷和汞，也可将Hg2+还原为 金属汞，发生如下反应
CH3Hg+ + 2H·→Hg + CH4 + H+ HgCl2 + 2H·→Hg +与许多有机配位体基团结合，如-COOH、-NH2、 -SH等。因此它非常容易和蛋白质、氨基酸类起作用。
一氯甲烷（CH3Cl） 天然源主要来自海洋，人为源主要
来自城市汽车尾气和聚氯乙烯塑料、农 作物等废物的燃烧。
氟里昂：11-(CCl3F),12-(CCl2F2),22-(CHF2Cl) 除火山爆发有少量释放外，主要是制冷剂、飞机推
动剂、塑料发泡剂等，在大气对流层中不能分解大量 积累，进入平流层后对臭氧层产生破坏作用。
四氯化碳（CCl4） 人为排放，工业溶剂、灭火剂、干洗剂、氟里
昂的主要原料。主要对大气污染有贡献。大气中的 转化引起温室效应和大气臭氧层的破坏。
甲基氯仿（CH3CCl3） 无天然源，人为源主要用作工业去油剂和
干洗剂，排放量逐年增加16％。
（3）卤代烃在大气中的转化
①对流层中的转化 • 与HO·反应是其被消除的主要途径。起始反应是