1、第二節第二節 污染物的遷移與轉化污染物的遷移與轉化一、一、污染物在環境中的遷移污染物在環境中的遷移1、概述：、概述：（1）定義：指污染物在環境中發生的空間位置的移動及其引起的富定義：指污染物在環境中發生的空間位置的移動及其引起的富集、分散和消失的過程。集、分散和消失的過程。（2）污染物進入環境的途徑包括：污染物進入環境的途徑包括：人類活動過程中無意排放人類活動過程中無意排放工業三廢工業三廢人類活動過程中故意應用人類活動過程中故意應用注：注： 進入環境的污染物可以在各個環境要素（水、氣、土）中發生遷移進入環境的污染物可以在各個環境要素（水、氣、土）中發生遷移并輸送到很遠的距離。污染物的長距離傳送

2、，往往由局部性污染引并輸送到很遠的距離。污染物的長距離傳送，往往由局部性污染引發區域性污染甚至全球性污染，這也是環境污染成為當代主要環境發區域性污染甚至全球性污染，這也是環境污染成為當代主要環境問題的原因之一。問題的原因之一。2、遷移的方式、遷移的方式（1）機械遷移機械遷移 a、水的機械遷移作用、水的機械遷移作用 b、氣的機械遷移作用、氣的機械遷移作用 c、重力的機械遷移作用、重力的機械遷移作用（2）物理化學遷移物理化學遷移 污染物在環境中遷移的最重要的形式。污染物在環境中遷移的最重要的形式。 a、溶解沉淀作用、絡合螯合作用、吸附解吸作用、氧化還溶解沉淀作用、絡合螯合作用、吸附解吸作用、氧化還

3、原作用、水解作用原作用、水解作用 b、化學分解、光化學分解、生物化學分解化學分解、光化學分解、生物化學分解（3）生物遷移生物遷移 非常復雜，通過生物的吸收、代謝、生長、死亡等過程所實現非常復雜，通過生物的吸收、代謝、生長、死亡等過程所實現 例：生物通過食物鏈對重金屬的放大積累作用例：生物通過食物鏈對重金屬的放大積累作用3、影響遷移的因素：、影響遷移的因素：（1）內部因素：污染物自身的物理化學性內部因素：污染物自身的物理化學性質：質： a、組成該物質的元素所具有的組成化合物的能力、組成該物質的元素所具有的組成化合物的能力 b 、形成不同的電價離子能力、形成不同的電價離子能力、 c 、水解能力、水

4、解能力、 d 、形成絡合物的能力、形成絡合物的能力、 e 、被膠體吸附的能力、被膠體吸附的能力 f 、原子的電負性、離子半徑、電價、離子電位和化合物的鍵性、原子的電負性、離子半徑、電價、離子電位和化合物的鍵性、溶解度溶解度（2）外部因素：外界環境理化條件以及區域自然外部因素：外界環境理化條件以及區域自然地理條件地理條件 酸堿條件酸堿條件 氧化還原條件氧化還原條件 膠體的種類、數量膠體的種類、數量 絡合配位體的數量、性質絡合配位體的數量、性質二、二、 污染物的形態和分布污染物的形態和分布1、形態：環境中污染物的外部形狀、化學組成和、形態：環境中污染物的外部形狀、化學組成和內部結構的表現形式。內部

5、結構的表現形式。form：外觀（形式）；：外觀（形式）；species：內在：內在包括：包括：價態，如價態，如Cr（VI）、）、 Cr（III）化合態，如有機汞和無機汞化合態，如有機汞和無機汞結構態，如同分異構體結構態，如同分異構體絡合態絡合態幾種重要的形態分類幾種重要的形態分類 離子態離子態 代換態代換態 膠體膠體 有機結合態有機結合態 難溶態難溶態2、分布：污染物在環境多組分間分布，不僅指在、分布：污染物在環境多組分間分布，不僅指在環境空間的濃度分布，而且還指污染物不同形態、環境空間的濃度分布，而且還指污染物不同形態、不同相態之間的分配。不同相態之間的分配。 例：汞形態的分布例：汞形態的分

6、布 大氣：以金屬汞和汞蒸汽、二甲基汞以及顆粒態汞等大氣：以金屬汞和汞蒸汽、二甲基汞以及顆粒態汞等形式存在形式存在 水體：水溶性汞，不同價態、多種絡合物水體：水溶性汞，不同價態、多種絡合物 沉積物：顆粒態汞沉積物：顆粒態汞三、轉化三、轉化1、定義、定義 指污染物在環境中通過物理、化學或生物的指污染物在環境中通過物理、化學或生物的作用改變形態或轉變成另一種物質的過程。作用改變形態或轉變成另一種物質的過程。2、形式、形式 物理轉化：通過蒸發、滲透、凝聚、吸附以物理轉化：通過蒸發、滲透、凝聚、吸附以及放射性元素的蛻變及放射性元素的蛻變 化學轉化：通過各種化學反應化學轉化：通過各種化學反應 生物轉化：通

7、過生物的吸收和代謝作用生物轉化：通過生物的吸收和代謝作用3、轉化的結果：、轉化的結果： 兩種可能：污染物轉化為無毒物質或易降解結兩種可能：污染物轉化為無毒物質或易降解結構構 污染物的毒性增強或轉化為難降解結構污染物的毒性增強或轉化為難降解結構 以光化學氧化、催化氧化反應為主以光化學氧化、催化氧化反應為主 例一：光化學煙霧（例一：光化學煙霧（Photochemical Smog） 光化學煙霧是大氣中氮氧化物和碳氫化合物在紫外光化學煙霧是大氣中氮氧化物和碳氫化合物在紫外線照射下反應生成的多種污染物的混合物。線照射下反應生成的多種污染物的混合物。 光化學煙霧最具危害的兩種物質是臭氧光化學煙霧最具危害

8、的兩種物質是臭氧(O3)和過氧和過氧乙酰硝酸酯乙酰硝酸酯(peroxyacetylnitrates , PAN)。例二：酸雨（例二：酸雨（Acid Rain）：）：SO2 SO3 4、大氣中的轉化、大氣中的轉化 NO2（微量） NO2 + UV NO2 NO2 NO + O O + O2 O3 O3 + NO NO2 + O2 O3 O3 + HC 醛類及其它氧化物 醛類 復雜的有機化合物 刺激眼睛 NO 汽車排氣 HC NO2 太陽 紫外光 紫外光 HC + O2 + NO2 + UV O3 + 甲醛 + PAN + 氧化產物 O3 PAN 甲醛、 丙稀醛等 傷害植物 傷害植物 刺激眼睛 刺

9、激眼睛 氧化產物 聚合與核長大 氣溶膠 光霧 *圖1-2光化學煙霧形成過程5、水體中的轉化水體中的轉化主要是生化作用主要是生化作用 氧化還原作用氧化還原作用 天然水體本身是一個氧化還原體系，含有多種天然水體本身是一個氧化還原體系，含有多種無機、有機氧化劑和還原劑，如無機、有機氧化劑和還原劑，如DO、Fe3+、Mn4+、S2、有機化合物等，對污染物的轉化起重要作、有機化合物等，對污染物的轉化起重要作用。用。 水體中的氧化還原類型、速率和平衡，在很大程水體中的氧化還原類型、速率和平衡，在很大程度上決定了水中重要污染物的性質。如：厭氧性度上決定了水中重要污染物的性質。如：厭氧性湖泊湖泊 水體中的許多

10、氧化還原反應均為微生物催化水體中的許多氧化還原反應均為微生物催化反應反應。氧垂曲線（氧垂曲線（Oxygen Sag Curve）（）（P36）氧垂曲線的定義氧垂曲線的定義 在河流受到有機物污染時，由于有機物的氧化分解作用在河流受到有機物污染時，由于有機物的氧化分解作用，水體的，水體的DO發生變化。從污染源到河流下游一定距離發生變化。從污染源到河流下游一定距離內，可繪制一條內，可繪制一條DO逐漸變化的曲線，稱之為氧垂曲線逐漸變化的曲線，稱之為氧垂曲線。根據有機物在水體中分解變化和根據有機物在水體中分解變化和DO的變化，可把受污河流的變化，可把受污河流分成幾段分成幾段: 清潔區：未受污染清潔區：未

11、受污染 分解區：分解區： 細菌分解有機物，細菌分解有機物， DO下降下降 腐敗區：腐敗區： DO消耗殆盡，進行缺氧分解消耗殆盡，進行缺氧分解 恢復區：有機物分解接近完成，恢復區：有機物分解接近完成， DO上升并接近飽和上升并接近飽和 清潔區：恢復原始狀態清潔區：恢復原始狀態 配合作用配合作用 無機配位體：無機配位體：OH、Cl、CO32-、HCO3等等 有機配位體：氨基酸、腐植酸、洗滌劑、清潔有機配位體：氨基酸、腐植酸、洗滌劑、清潔劑等劑等 生物降解作用：微生物生物降解作用：微生物6、土壤中的轉化、土壤中的轉化 結構復雜，固、液、氣三相結構復雜，固、液、氣三相 污染物和土壤的理化性質都很重要污

12、染物和土壤的理化性質都很重要 生物降解生物降解起重要作用。起重要作用。 各種污染物在環境中的轉化過程是復雜的，各種污染物在環境中的轉化過程是復雜的，往往存在相互影響、制約的關系，研究污染往往存在相互影響、制約的關系，研究污染物的物理化學和生物的轉化機制和過程是闡物的物理化學和生物的轉化機制和過程是闡明污染物的環境行為，遷移轉化與歸宿和對明污染物的環境行為，遷移轉化與歸宿和對生態系統影響的基礎工作。生態系統影響的基礎工作。四、生物地球化學循環四、生物地球化學循環1、概述、概述、定義：生物的、定義：生物的合成作用合成作用和和礦化作用礦化作用所引所引起的污染物周而復始的循環運動過程。起的污染物周而復始的循環運動過程。 注：合成作用指生物（主要是綠色植物）將注：合成作用指生物（主要是綠色植物）將吸收的環境化學物質轉變為生物體本身的有吸收的環境化學物質轉變為生物體本身的有機物質的過程。機物質的過程。 礦化作用指生物通過代謝作用（包括微生物礦化作用