污染物的迁移与转化
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光化学烟雾是大气中氮氧化物和碳氢化合物在紫外 线照射下反应生成的多种污染物的混合物。
光化学烟雾最具危害的两种物质是臭氧 (O3)和过氧 乙酰硝酸酯(peroxyacetylnitrates , PAN)。
wenku.baidu.com
❖ 例二：酸雨（Acid Rain）：SO2
SO3
图1-2光化学烟雾形成过程
NO2（微量）
2、形式
物理转化：通过蒸发、渗透、凝聚、吸附以 及放射性元素的蜕变
化学转化：通过各种化学反应 生物转化：通过生物的吸收和代谢作用
3、转化的结果：
两种可能：污染物转化为无毒物质或易降解结 构
污染物的毒性增强或转化为难降解结构
4、大气中的转化
❖ 以光化学氧化、催化氧化反应为主
❖ 例一：光化学烟雾（Photochemical Smog）
分解区： 细菌分解有机物， DO下降 腐败区： DO消耗殆尽，进行缺氧分解 恢复区：有机物分解接近完成， DO上升并接近饱和 清洁区：恢复原始状态
❖ 配合作用
无机配位体：OH－、Cl－、CO32-、HCO3－等 有机配位体：氨基酸、腐植酸、洗涤剂、清洁
剂等
❖ 生物降解作用：微生物
6、土壤中的转化
NO2 + UV → NO2*
NO*2 → NO + O
O3
O + O2 → O3
O3 + NO → NO2 + O2
O3 + HC → ↓
醛类及其它氧化物
刺激眼睛 醛类
复杂的有机化合物
紫外光 NO
汽车排气
太阳
HC
NO2
紫外光
HC + O2 + NO2 + UV ↓
O3 + 甲醛 + PAN + 氧化产物
结构复杂，固、液、气三相
污染物和土壤的理化性质都很重要
生物降解起重要作用。
各种污染物在环境中的转化过程是复杂的， 往往存在相互影响、制约的关系，研究污染 物的物理化学和生物的转化机制和过程是阐 明污染物的环境行为，迁移转化与归宿和对 生态系统影响的基础工作。
四、生物地球化学循环
1、概述
⑴、定义：生物的合成作用和矿化作用所引 起的污染物周而复始的循环运动过程。
注：合成作用指生物（主要是绿色植物）将 吸收的环境化学物质转变为生物体本身的有 机物质的过程。
矿化作用指生物通过代谢作用（包括微生物 的分解作用）将生物体的有机物质转化为无 机物质或简单的有机物。
⑵、循环过程：生物小循环 ⑶、循环机理：污染物与营养物质一同被生物体吸收，在环境与 生物体间交换，引起污染物的生物地球化学循环
2、分布：污染物在环境多组分间分布，不仅指在 环境空间的浓度分布，而且还指污染物不同形态、 不同相态之间的分配。
例：汞形态的分布 大气：以金属汞和汞蒸汽、二甲基汞以及颗粒态汞等
形式存在 水体：水溶性汞，不同价态、多种络合物 沉积物：颗粒态汞
三、转化 1、定义
指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。
水体中的许多氧化还原反应均为微生物催化反应。
氧垂曲线（Oxygen Sag Curve）（P36）
❖ 氧垂曲线的定义
在河流受到有机物污染时，由于有机物的氧化分解作用， 水体的DO发生变化。从污染源到河流下游一定距离内， 可绘制一条DO逐渐变化的曲线，称之为氧垂曲线。
❖ 根据有机物在水体中分解变化和DO的变化，可把受污河流 分成几段: 清洁区：未受污染
例：生物通过食物链对重金属的放大积累作用
3、影响迁移的因素：
（1）内部因素：污染物自身的物理化学性 质：
a、组成该物质的元素所具有的组成化合物的能力 b 、形成不同的电价离子能力、 c 、水解能力、 d 、形成络合物的能力、 e 、被胶体吸附的能力 f 、原子的电负性、离子半径、电价、离子电位和化合物的键性、 溶解度
（2）外部因素：外界环境理化条件以及区域自然地 理条件 酸碱条件 氧化－还原条件 胶体的种类、数量 络合配位体的数量、性质
二、 污染物的形态和分布
1、形态：环境中污染物的外部形状、化学组成和 内部结构的表现形式。
form：外观（形式）；species：内在
包括：
价态，如Cr（VI）、 Cr（III） 化合态，如有机汞和无机汞 结构态，如同分异构体 络合态 ❖ 几种重要的形态分类 离子态 代换态 胶体 有机结合态 难溶态
氧化产物
O3 伤害植物
PAN
伤害植物 刺激眼睛
甲醛、丙稀醛等 刺激眼睛
聚合与核长大
气溶胶 光雾
5、水体中的转化
主要是生化作用 ❖ 氧化－还原作用
天然水体本身是一个氧化－还原体系，含有多种 无机、有机氧化剂和还原剂，如DO、Fe3+、Mn4+、 S2－、有机化合物等，对污染物的转化起重要作用。
水体中的氧化还原类型、速率和平衡，在很大程 度上决定了水中重要污染物的性质。如：厌氧性 湖泊
2、迁移的方式
（1）机械迁移
a、水的机械迁移作用 b、气的机械迁移作用 c、重力的机械迁移作用
（2）物理－化学迁移
污染物在环境中迁移的最重要的形式。 a、溶解－沉淀作用、络合－螯合作用、吸附－解吸作用、氧化－还
原作用、水解作用 b、化学分解、光化学分解、生物化学分解
（3）生物迁移 非常复杂，通过生物的吸收、代谢、生长、死亡等过程所实现
光化学烟雾最具危害的两种物质是臭氧 (O3)和过氧 乙酰硝酸酯(peroxyacetylnitrates , PAN)。
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❖ 例二：酸雨（Acid Rain）：SO2
SO3
图1-2光化学烟雾形成过程
NO2（微量）
2、形式
物理转化：通过蒸发、渗透、凝聚、吸附以 及放射性元素的蜕变
化学转化：通过各种化学反应 生物转化：通过生物的吸收和代谢作用
3、转化的结果：
两种可能：污染物转化为无毒物质或易降解结 构
污染物的毒性增强或转化为难降解结构
4、大气中的转化
❖ 以光化学氧化、催化氧化反应为主
❖ 例一：光化学烟雾（Photochemical Smog）
分解区： 细菌分解有机物， DO下降 腐败区： DO消耗殆尽，进行缺氧分解 恢复区：有机物分解接近完成， DO上升并接近饱和 清洁区：恢复原始状态
❖ 配合作用
无机配位体：OH－、Cl－、CO32-、HCO3－等 有机配位体：氨基酸、腐植酸、洗涤剂、清洁
剂等
❖ 生物降解作用：微生物
6、土壤中的转化
NO2 + UV → NO2*
NO*2 → NO + O
O3
O + O2 → O3
O3 + NO → NO2 + O2
O3 + HC → ↓
醛类及其它氧化物
刺激眼睛 醛类
复杂的有机化合物
紫外光 NO
汽车排气
太阳
HC
NO2
紫外光
HC + O2 + NO2 + UV ↓
O3 + 甲醛 + PAN + 氧化产物
结构复杂，固、液、气三相
污染物和土壤的理化性质都很重要
生物降解起重要作用。
各种污染物在环境中的转化过程是复杂的， 往往存在相互影响、制约的关系，研究污染 物的物理化学和生物的转化机制和过程是阐 明污染物的环境行为，迁移转化与归宿和对 生态系统影响的基础工作。
四、生物地球化学循环
1、概述
⑴、定义：生物的合成作用和矿化作用所引 起的污染物周而复始的循环运动过程。
注：合成作用指生物（主要是绿色植物）将 吸收的环境化学物质转变为生物体本身的有 机物质的过程。
矿化作用指生物通过代谢作用（包括微生物 的分解作用）将生物体的有机物质转化为无 机物质或简单的有机物。
⑵、循环过程：生物小循环 ⑶、循环机理：污染物与营养物质一同被生物体吸收，在环境与 生物体间交换，引起污染物的生物地球化学循环
2、分布：污染物在环境多组分间分布，不仅指在 环境空间的浓度分布，而且还指污染物不同形态、 不同相态之间的分配。
例：汞形态的分布 大气：以金属汞和汞蒸汽、二甲基汞以及颗粒态汞等
形式存在 水体：水溶性汞，不同价态、多种络合物 沉积物：颗粒态汞
三、转化 1、定义
指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。
水体中的许多氧化还原反应均为微生物催化反应。
氧垂曲线（Oxygen Sag Curve）（P36）
❖ 氧垂曲线的定义
在河流受到有机物污染时，由于有机物的氧化分解作用， 水体的DO发生变化。从污染源到河流下游一定距离内， 可绘制一条DO逐渐变化的曲线，称之为氧垂曲线。
❖ 根据有机物在水体中分解变化和DO的变化，可把受污河流 分成几段: 清洁区：未受污染
例：生物通过食物链对重金属的放大积累作用
3、影响迁移的因素：
（1）内部因素：污染物自身的物理化学性 质：
a、组成该物质的元素所具有的组成化合物的能力 b 、形成不同的电价离子能力、 c 、水解能力、 d 、形成络合物的能力、 e 、被胶体吸附的能力 f 、原子的电负性、离子半径、电价、离子电位和化合物的键性、 溶解度
（2）外部因素：外界环境理化条件以及区域自然地 理条件 酸碱条件 氧化－还原条件 胶体的种类、数量 络合配位体的数量、性质
二、 污染物的形态和分布
1、形态：环境中污染物的外部形状、化学组成和 内部结构的表现形式。
form：外观（形式）；species：内在
包括：
价态，如Cr（VI）、 Cr（III） 化合态，如有机汞和无机汞 结构态，如同分异构体 络合态 ❖ 几种重要的形态分类 离子态 代换态 胶体 有机结合态 难溶态
氧化产物
O3 伤害植物
PAN
伤害植物 刺激眼睛
甲醛、丙稀醛等 刺激眼睛
聚合与核长大
气溶胶 光雾
5、水体中的转化
主要是生化作用 ❖ 氧化－还原作用
天然水体本身是一个氧化－还原体系，含有多种 无机、有机氧化剂和还原剂，如DO、Fe3+、Mn4+、 S2－、有机化合物等，对污染物的转化起重要作用。
水体中的氧化还原类型、速率和平衡，在很大程 度上决定了水中重要污染物的性质。如：厌氧性 湖泊
2、迁移的方式
（1）机械迁移
a、水的机械迁移作用 b、气的机械迁移作用 c、重力的机械迁移作用
（2）物理－化学迁移
污染物在环境中迁移的最重要的形式。 a、溶解－沉淀作用、络合－螯合作用、吸附－解吸作用、氧化－还
原作用、水解作用 b、化学分解、光化学分解、生物化学分解
（3）生物迁移 非常复杂，通过生物的吸收、代谢、生长、死亡等过程所实现