第6章典型教材污染物在环境圈层中的转归与效应.pdf

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。目前， 最引人们注意的是汞、砷、铜、铅、铬等。 1 一、汞 1 11、环境中汞的来源、分布与迁移 汞在自然界的浓度不大，但分布很广。地球岩石圈内汞的浓度为0.03μg/g。 汞在自然环境中的本底值不高，在森林土壤中约0.029－0.10μg/g，耕作土壤中约 0.03－0.07μg/g，粘质土壤中约0.030－0.034μg/g；水体中汞的浓度更低，例如， 河水中浓度约为1.0μg/L，海水中约为0.3μg/L，雨水中约为0.2μg/L，某些泉水 －3 3 中可达80μg/L以上；大气中汞的本底为0.5－5×10 μg/m 。 19 世纪以来，随着工业的发展，汞的用途越来越广，生产量急剧增加，从 而使大量汞由于人类活动而进入环境。据统计，目前全世界每年开采应用的汞量 4 约在1×10 t以上，其中绝大部分最终以三废的形式进入环境。据计算，在氯碱 工业中每生产1t 氯，要流失100－200g 汞；生产1t 乙醛，需用100－300g 汞， 4 以损耗5%计，年产10×10 t乙醛就有500－1500kg汞排入环境。 与其他金属相比，汞的重要特点在于能以零价形态存在于大气、土壤和天然 水中，这是因为汞具有很高的电离势，故转化为离子的倾向小于其他金属。汞及 其化合物特别容易挥发。其挥发程度与化合物的形态及在水中的溶解度、表面吸 附、大气的相对湿度（RH）等因素密切相关，见表6－1。由表可以看出，不管 汞以何种形态存在，都有不同程度的挥发性。一般有机汞的挥发性大于无机汞， 有机汞中又以甲基汞和苯基汞的挥发性最大。无机汞中以碘化汞挥发性最大，硫 2 化汞最