第1節(jié)環(huán)境中的污染物及其分類(lèi)第2節(jié)環(huán)境污染物的環(huán)境效應(yīng)第3節(jié)化學(xué)結(jié)構(gòu)特性與生物降解第4節(jié)污染物的降解方式對(duì)生物修復(fù)的影響第5節(jié)污染物的生物有效性對(duì)生物修復(fù)的影響第3章影響生物修復(fù)的污染物特性

第1節(jié)環(huán)境中的污染物1環(huán)境中的污染物(種類(lèi)、數(shù)量和來(lái)源)2優(yōu)先污染物1．環(huán)境中的污染物

(種類(lèi)、數(shù)量和來(lái)源)

（1）種類(lèi)按污染物的性質(zhì)分：化學(xué)污染物；物理性污染物；生物性污染物；（1）種類(lèi)

按受污染物影響的環(huán)境要素分類(lèi)：空氣污染物水體污染物土壤污染物（1）種類(lèi)按污染物在環(huán)境中的物理化學(xué)性質(zhì)的變化分類(lèi)：一次性污染物：直接從污染源排放的污染物二次污染物：從一次污染物通過(guò)各種化學(xué)反應(yīng)生成的一系列新的污染物。如光化學(xué)煙霧中的臭氧等（1）種類(lèi)按對(duì)人體的危害分類(lèi)：“三致”作用的污染物：致突變、致癌、致畸變；可吸入粒子：指懸浮在空氣中，能吸入人體的呼吸系統(tǒng)，空氣動(dòng)力學(xué)直徑<=10μm的顆粒物，記作PM10(ParticulateMatter)。這種飄塵對(duì)人體危害最大，可以吸入呼吸道深部，沉積在肺泡壁，引起慢性阻塞性肺部畸變；惡臭物質(zhì)：通常由氨、含硫、含醛、苯乙烯類(lèi)空氣中常見(jiàn)的污染物煙塵微粒，如碳粒，飛灰、金屬粉塵硫化物，如二氧化硫，硫化氫，硫醇氮化物，如一氧化氮，二氧化氮，氨氧化物，如臭氧，過(guò)氧化物，一氧化碳鹵化物，如氯，氟化氫，氯化氫有機(jī)化合物，甲醛，二惡英一般，空氣污染物中粉塵與二氧化硫占40%，一氧化碳占30%，二氧化氮和碳?xì)浠衔镎?0%水體中常見(jiàn)的污染物無(wú)機(jī)無(wú)毒污染物：懸浮物，酸堿無(wú)機(jī)鹽，氮磷等植物營(yíng)養(yǎng)無(wú)機(jī)有毒污染物：氰化物，重金屬有機(jī)無(wú)毒污染物：碳水化合物，蛋白質(zhì)、脂肪等自然生成的有機(jī)物有機(jī)有毒污染物：多少人工合成的有機(jī)物質(zhì)。生活污水中常見(jiàn)的污染物不溶物質(zhì)：占40%以上膠態(tài)物質(zhì)，占10%溶解物質(zhì)：占50%。多無(wú)毒，如無(wú)機(jī)鹽氯化物，有機(jī)物質(zhì)如纖維素、淀粉、糖類(lèi)、脂肪、蛋白質(zhì)和尿素洗滌劑和微生物土壤中常見(jiàn)的污染物來(lái)源：城市污水和固體廢物農(nóng)藥和化肥牲畜排泄物和生物殘?bào)w空氣沉降物土壤中常見(jiàn)的污染物有機(jī)污染物重金屬放射性元素：鍶，銫，鈾土壤病原微生物污染物主要是化學(xué)品已知的化學(xué)品已超過(guò)1000萬(wàn)種。每年大約有500-1000種新化學(xué)品進(jìn)入市場(chǎng)，其中79%缺乏有關(guān)毒性影響的資料。我國(guó)生產(chǎn)的化學(xué)品有4萬(wàn)多種。有關(guān)污染物的術(shù)語(yǔ)：合成化學(xué)品（syntheticcompound）:異生素（xenobiotics;xenobioticcompound）：抗生物降解物資或生物難降解物資（recalcitrantsubstance）：可生物降解物資（biodegradablesubstance）：持久性物質(zhì)（persistentsubstance）持久性有機(jī)污染物（persistentorganicpollutants）環(huán)境中有毒化學(xué)品范圍相當(dāng)廣泛

主要分為有機(jī)物和無(wú)機(jī)物兩類(lèi)無(wú)機(jī)物：重元素和鹵素化合物，還包括造成大氣污染的臭氧和二氧化碳，形成酸雨的N、S氧化物，放射性元素，以及部分離子化合物（F-,NO2-,NO3-

和PO43-）。有機(jī)物：（包含碳鏈的）農(nóng)藥、化工原料、有機(jī)溶劑等主要污染物資重金屬及其化合物：Pb,As,Cd,Cu,Hg,etc.,有機(jī)農(nóng)藥石油和瀝青毒氣，爆炸物放射性物質(zhì)生物活性物質(zhì)石棉及其它有害物質(zhì)無(wú)機(jī)無(wú)毒物：酸、堿、一般無(wú)機(jī)鹽、氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

重金屬、農(nóng)藥、多環(huán)芳烴（PAHs）、多氯聯(lián)苯（PCBs）、及其同族物多氯二苯并二惡英（PCDDs）與多氯二苯并呋喃（PCDFs）等具有較大的生物毒性。

PAHs:PolycyclicaromatichydrocarbonsPolynuclearAromaticHydrocarbons多環(huán)芳烴PCBs:polychlorinateddiphenyl多氯聯(lián)苯POPs:PersistentOrganicPollutantsPTSs:persistenttoxicsubstancesBTEX：benzene,toluene,ethylbenzene,xylene苯系物（BTEX）苯，甲苯，乙苯，二甲苯重金屬heavymetal,metalloid農(nóng)藥agriculturalchemicals記住這些縮寫(xiě)

Thesemoleculesareflat,witheachcarbonhavingthreeneighboringatomsmuchlikegraphite.

AtrightisaspacefillingrepresentationofthePAHcoronene(C24H12).ThestructuresofavarietyofrepresentativePAHscanbeseenhere.PAHsareaclassofverystableorganicmoleculesmadeupofonlycarbonandhydrogen.Benzo[a]pyrene苯并[a]芘Thesemoleculesarehighlycarcinogenicbuttheyarealsoverycommon.Theyareastandardproductofcombustionfromautomobilesandairplanesandsome(suchasbenzo[a]pyrene)arepresentincharcoalbroiledhamburgers.菲萘

多氯聯(lián)苯（PCBs）Polychlorinatedbiphenylsaremixturesofupto209individualchlorinatedcompounds(knownascongeners).TherearenoknownnaturalsourcesofPCBs.PCBsareeitheroilyliquidsorsolidsthatarecolorlesstolightyellow.SomePCBscanexistasavaporinair.PCBshavenoknownsmellortaste.

多氯二苯并二惡英（PCDDs）StructureofPCDDs&PCDFs

Polychlorinateddibenzo-p-dioxins

多氯二苯并二氧(雜)芑(PCDDs)

75isomers

芑：有機(jī)化合物環(huán)己間二烯的簡(jiǎn)稱(chēng)[1,3-cyclohexadiene]。分子式C6H8多氯二苯并呋喃（PCDFs）Polychlorinateddibenzofurans

(PCDFs)

135isomersSprayingherbicidesovermangrovewoodlandsintheMekongDeltaduringtheVietnamWar.Theseherbicidescontainedtracesofthecontaminantdioxin.AriverofsoutheastAsiaflowingabout4,183km(2,600mi)fromsoutheastChinatotheSouthChinaSeathroughavastdeltainsouthernVietnam.Thedelta,amajorrice-growingarea,wasthesceneofheavyfightingduringtheVietnamWar.湄公河：東南亞一河流，流程約為4,183公里（即2,600英里），源自中國(guó)東南部，經(jīng)越南南部一大三角洲注入中國(guó)南海。湄公河三角洲是一主要的產(chǎn)稻區(qū)，越戰(zhàn)期間此處戰(zhàn)斗十分激烈EmissionsofdioxininNorthAmerica.Dioxinisaccidentallyproducedbyawiderangeofindustrialprocesses,includingpapermanufacture.重金屬鎘、鉛、鉻、鋅、銅、汞、砷、硒CadmiumLeadChromiumZincCopperMercuryArsenicSeleniumManganeseNickelMolybdenumArsenicandseleniumingroundwaterinsomeplaces(e.g.arsenicinBangladesh).

農(nóng)藥inpast,Insecticides/pesticidesoftencontainedpoisonousmetals.Coppersaltsfortreatingpotatoblight.Arsenicagainstinsects.Buildupinsoils,oronvegetatbles/fruits1950s.'New'pesticidesbroughtinin1940s-1950s.Farsaferthanoldmetalsaltpesticideslikearsenic.DDT,dieldrin,aldrin.Sosafe,apersoncouldeatahandfulandnobadeffect,yettraceamountskilledinsects.

當(dāng)時(shí)的廣告詞DDTsprayingagainstmosquitos（2）數(shù)量表1幾種典型重元素的全球釋放量

元素

環(huán)境釋放量

(Kt/a)

元素

環(huán)境釋放量

(Kt/a)

大氣

水

土壤

大氣

水

土壤AsCdCrCuHgInMnMo18.87.630353.80.02383.3419.41421124.6----2621182228969548.3---167088NiPbSbSeSnTlVZn56335.1861321131381841--------122263257962641--------121372

種類(lèi)

產(chǎn)量/萬(wàn)噸

種類(lèi)

產(chǎn)量/萬(wàn)噸

種類(lèi)

產(chǎn)量/萬(wàn)噸乙烯丙烯丁二烯乙二醇苯甲苯二甲苯乙苯434.8394.753.484.425.450.958.27.0烷基苯對(duì)苯二甲酸萘蒽三氯甲烷四氯化碳氯苯苯酚3.13.62.919.020.62-萘酚對(duì)硝基酚鈉硝基苯

對(duì)硝基氯苯苯胺鄰苯二甲酸二丁脂鄰苯二甲酸二辛脂丙烯腈2.20.312.83.913.68.513.916.6我國(guó)典型有機(jī)化學(xué)品的產(chǎn)量（3）來(lái)源其一、工業(yè)污染排放量大，種類(lèi)多早期的重金屬污染大多是與工業(yè)排放有關(guān)。今天，許多的工業(yè)活動(dòng)仍然是環(huán)境污染的元兇。塑料工業(yè)（Co，Cr,Cd,Hg）紡織工業(yè)（Zn,Al,Z,Ti）微電子業(yè)（Cu,Ni,Cd,Zn,Sb）其二，采礦和冶煉在開(kāi)采和冶煉過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的廢土堆、廢礦石和尾礦砂。在我國(guó)，有超過(guò)8，000個(gè)國(guó)有和230，000個(gè)私營(yíng)的礦業(yè)公司在運(yùn)作，每年產(chǎn)生的礦廢物占用大量的土地資源。

其三、交通污染汽車(chē)、飛機(jī)、輪船、內(nèi)燃機(jī)等。主要是由于汽油柴油的不完全燃燒所引起的。Pb，Cd，Hg其四、農(nóng)業(yè)污染

化肥，肥料、農(nóng)藥、灌溉水。其五、生活污染

燃煤、污水和固體廢棄物。合成洗滌劑，塑料制品其六：事故污染工業(yè)事故、交通事故。如核電站，有毒化學(xué)品泄漏，爆炸、油輪傾覆2．優(yōu)先污染物

prioritypollutants定義：環(huán)境中有許多污染物，但由于經(jīng)濟(jì)的原因不可能對(duì)所有的污染物都進(jìn)行研究和控制，因此，通常只對(duì)一些特別重要的污染物進(jìn)行研究和控制。這些經(jīng)過(guò)優(yōu)先選擇的污染物稱(chēng)為環(huán)境優(yōu)先污染物。其特點(diǎn)：毒性強(qiáng)，對(duì)人類(lèi)健康和生態(tài)危害特別大殘留時(shí)間長(zhǎng)，難以降解生產(chǎn)量大并在環(huán)境中分布廣泛。世界各國(guó)公布的優(yōu)先污染物美國(guó)環(huán)保局歐共體德國(guó)中國(guó)

我國(guó)土壤的第一類(lèi):汞、鉛、鎘，DDT及其代謝產(chǎn)物與分解產(chǎn)物，多氯聯(lián)苯(PCB)；第二類(lèi):石油產(chǎn)品，DDT以外的長(zhǎng)效性有機(jī)氯、四氯化碳醋酸衍生物、氯化脂肪族，砷、鋅、硒、鉻、鎳、錳、釩，有機(jī)磷化合物及其它活性物質(zhì)(抗菌素、激素、致畸性物質(zhì)、催畸性物質(zhì)和誘變物質(zhì)）等。第2節(jié)化學(xué)污染物的環(huán)境效應(yīng)遷移(migration;movement)：包括機(jī)械作用、物理化學(xué)、和生物作用1化學(xué)污染物的遷移

作用

環(huán)境或生態(tài)效應(yīng)機(jī)械作用

在水中,氣中擴(kuò)散

水中重力沉降

空氣中重力沉降物理化學(xué)作用

揮發(fā)

分配

溶解

沉淀

絡(luò)合和鰲合

吸附

解吸生物作用

生物積累

生物放大

總量沒(méi)有減少,但濃度降低顆粒物沉降到水體底部,危及底棲生物酸雨和降塵危及路生生態(tài)系統(tǒng)

揮發(fā)氣體進(jìn)入大氣后直接危害陸生生物脂溶性物質(zhì)在生物體內(nèi)蓄積和土壤有機(jī)質(zhì)中積累水溶性增加,有機(jī)物容易在水中溶解和降解水中濃度降低,積累在沉積物中,生物有效性下降無(wú)機(jī)配位體往往促進(jìn)重金屬的轉(zhuǎn)移,不溶性鰲合物阻止重金屬向水中遷移吸附在固體表面,在水中的濃度降低解吸后在水中的濃度升高

使生物個(gè)體中濃度增加,毒性增加通過(guò)食物鏈?zhǔn)歉郀I(yíng)養(yǎng)級(jí)生物體中濃度增加污染物的遷移migration;movement沒(méi)有發(fā)生化合價(jià)的改變2污染物的轉(zhuǎn)化（transformation）

作用

環(huán)境或生態(tài)效應(yīng)物理化學(xué)作用

化學(xué)作用氧化還原水解光化學(xué)轉(zhuǎn)化光解作用聚合

生物化學(xué)作用生物轉(zhuǎn)化生物降解生物甲基化(見(jiàn)表污染物的遷移

)

無(wú)機(jī)物價(jià)態(tài)改變,毒性增加或降低有機(jī)物水解后毒性降低或增加,產(chǎn)物通常更難降解大氣中的光化學(xué)反應(yīng)使毒性增加有機(jī)物光解后易發(fā)生降解或更難降解毒性減弱,但更難降解

有機(jī)物的毒性降低或升高,成為持久性污染物生物終極降解(礦化)為水和二氧化碳后,完全解除毒性重金屬形成甲基化合物后一般比無(wú)機(jī)態(tài)毒性高,易遷移,脂溶發(fā)生了化合價(jià)的改變

轉(zhuǎn)化：物理化學(xué)作用，化學(xué)作用，和生物化學(xué)作用遷移和轉(zhuǎn)化經(jīng)常交織在一起，使環(huán)境中的化學(xué)品的種類(lèi)更為復(fù)雜，分布更廣。遷移轉(zhuǎn)化的后果，可以使污染物的濃度降低，毒性減弱。如在微生物作用下有機(jī)物分解為CO2和H2O;也可以使污染物濃度增加，毒性增強(qiáng)。如含汞廢水排入水體后，轉(zhuǎn)化為甲基汞，在魚(yú)體內(nèi)積累，毒性增強(qiáng)。研究污染物的遷移和轉(zhuǎn)化是研究修復(fù)機(jī)理的重要內(nèi)容。

3POPs的生物富集污染物的濃度食物鏈放大Forexample,inwoodlandsandfields,thefoodchainmayrunlikethis;

Plants=>insectherbivores=>insect-eatingbirds=>birdsofprey.

植物食草昆蟲(chóng)食昆蟲(chóng)的鳥(niǎo)鳥(niǎo)類(lèi)捕食者

Inamarineenvironment;

Phytoplankton=>zooplankton=>smallfish=>largerfish=>seals=>polarbears

浮游植物浮游動(dòng)物小魚(yú)大魚(yú)海豹北極熊or

Phytoplankton=>zooplankton=>smallfish=>largerfish=>humans浮游植物浮游動(dòng)物小魚(yú)大魚(yú)人類(lèi)香港水域魚(yú)類(lèi)和水生生物體內(nèi)累積了很高的POPs香港水域羅非魚(yú)體內(nèi)累積很高的PCBs，主要是高分子量的4重金屬食物鏈傳遞研究不像POP，動(dòng)物體通過(guò)食物關(guān)系累積由植物富集的重金屬的能力不強(qiáng)。Pb，Cu，Zn和Mn等重金屬沿食物鏈由低水平向高水平放大不明顯。比較污泥、綠藻和蝦體中重金屬含量，蝦肉中重金屬含量并沒(méi)有明顯的累積。（蝦殼含量很高哦）綠藻和蝦體中重金屬含量顯著相關(guān)。說(shuō)明，綠藻含量越高，蝦肉含量也越高。（蝦體重金屬含量與飼料污染成正比）不同食性魚(yú)類(lèi)重金屬含量有明顯差別。肉食性鱸魚(yú)Hg的含量比其它魚(yú)類(lèi)Hg的含量高幾倍。食物鏈高端的魚(yú)含污染物高尼羅河鱸魚(yú)5POPs對(duì)人體健康的影響POPs具有很高的致癌性和誘導(dǎo)機(jī)體突變性，作為內(nèi)分泌干擾物影響生物體內(nèi)正常的激素分泌和功能。因此，POP即使在很低的濃度下，對(duì)生物體的毒害都是相當(dāng)嚴(yán)重的，尤其是對(duì)生殖系統(tǒng)影響很大，在孕期，POP可以影響胎兒發(fā)育。例子：1.上海29所醫(yī)院的數(shù)據(jù)表明，婦女在懷孕期間接觸殺蟲(chóng)劑導(dǎo)致胎兒畸形和流產(chǎn)增加。2.長(zhǎng)期生活在PAH水平達(dá)到職業(yè)環(huán)境水平的居民，由于室內(nèi)烹飪通風(fēng)不良，導(dǎo)致苯并芘濃度達(dá)到4.9+1.2ppb(ug/m3),導(dǎo)致肺癌發(fā)生和死亡率提高很多。3.血吸蟲(chóng)地區(qū)使用五氯酚鈉，其中的二惡英含量很高。雙酚a塑料奶瓶

雙酚a塑料奶瓶雙酚A是世界上使用最廣泛的工業(yè)化合物之一，主要用于生產(chǎn)聚碳酸酯、環(huán)氧樹(shù)脂、聚砜樹(shù)脂、聚苯醚樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂等多種高分子材料。也可用于生產(chǎn)增塑劑、阻燃劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑、橡膠防老劑、農(nóng)藥、涂料等精細(xì)化工產(chǎn)品。在塑料制品的制造過(guò)程中，添加雙酚A可以使其具有無(wú)色透明、耐用、輕巧和突出的防沖擊性等特性，尤其能防止酸性蔬菜和水果從內(nèi)部侵蝕金屬容器，因此廣泛用于罐頭食品和飲料的包裝、奶瓶、水瓶、牙齒填充物所用的密封膠、眼鏡片以及其他數(shù)百種日用品的制造過(guò)程中。能導(dǎo)致內(nèi)分泌失調(diào)，威脅著胎兒和兒童的健康。癌癥和新陳代謝紊亂導(dǎo)致的肥胖也被認(rèn)為與此有關(guān)。歐盟認(rèn)為含雙酚A奶瓶會(huì)誘發(fā)性早熟，從2011年3月2日起，禁止生產(chǎn)含化學(xué)物質(zhì)雙酚A(BPA)的嬰兒奶瓶。瘦肉精瘦肉精是一類(lèi)動(dòng)物用藥，有數(shù)種藥物被稱(chēng)為瘦肉精，例如萊克多巴胺（Ractopamine）及克倫特羅（Clenbuterol）等。將瘦肉精添加于飼料中，可以增加動(dòng)物的瘦肉量、減少飼料使用、使肉品提早上市、降低成本。但因?yàn)榭紤]對(duì)人體會(huì)產(chǎn)生副作用，各國(guó)開(kāi)放使用的標(biāo)準(zhǔn)不一。瓜果膨大劑“膨大劑”屬于植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑中的一類(lèi),常用的有氯吡脲、赤霉酸。不超量施用，無(wú)毒。飲料塑化劑DEHP：鄰苯二甲酸雙（2-乙基已基）酯Di(2-ethylhexyl)phthalate補(bǔ)充材料砷的污染問(wèn)題水稻鎘污染問(wèn)題補(bǔ)充材料

SourcesofAscontaminationGroupAHumancarcinogenbyUSEPAVolcanicemissionsGeothermalwatersAs-richalluvialaquiferspesticidesIndustrialoperationGeneralexistence:the20thmostabundantelementincrustalrock,averageconc.of2-3ppm.As-richalluvialaquifersHotspringVolcanicemissionAs-containingPesticidesArsenictoxicityHumanpoisonLargeoraldoses(above60mg/kginfood)canleadtodeath.Lowerlevelscancauseirritationofthestomachandintestines,withsymptomssuchaspain,nausea,andvomiting.ChroniceffectsLongtermexposurecanleadtoskinhyperpigmentation,garlicodorofthebreath,liverandkidneyfailure,lethargyandperipheralneurities.Melanosis黑素沉著病Keratosis角化癥CancerGenotoxicity

Inhalationexposuretoarsenictrioxideincreasesthefrequencyofchromosomalaberrationsinperipherallymphocytes.Carcinogenicity

InorganicarsenicisclassifiedbytheUSEPAasagroupAHumancarcinogen.數(shù)字資料2002年7月中旬，湖南省衡陽(yáng)市衡陽(yáng)縣界牌鎮(zhèn)發(fā)生了一起罕見(jiàn)的群體性砷中毒事件，由于地下水源受到砷污染，共造成76人住院治療。《北京青年報(bào)》對(duì)該事件做了追蹤報(bào)道。數(shù)字資料1996年，湖北發(fā)生砷中毒，共有13萬(wàn)畝農(nóng)田受到嚴(yán)重污染。1999年，湖南郴州有300多人發(fā)生砷中毒，造成2人死亡。數(shù)字資料2000年，湖南郴州連續(xù)兩次發(fā)生集體性砷中毒事件，導(dǎo)致近400人集體住院檢查。同年，北京順義出現(xiàn)草魚(yú)和鯉魚(yú)洛克沙砷中毒。2001年，貴州獨(dú)山和廣西南丹分別發(fā)生300多人砷中毒和115人急性砷中毒事件。2003年，云南云錫83人陸續(xù)發(fā)生砷中毒。廣西河池市砷中毒事件二百人尿砷含量超標(biāo)

據(jù)分析，超標(biāo)的砷一部分可能是因?yàn)檗r(nóng)田里的土壤中的砷含量本身較高，從而被種植在農(nóng)田中的植物所吸收。或者是受到砷污染的水被用于灌溉，從而在農(nóng)田里沉淀下來(lái)。還有一些原因是由于含砷農(nóng)藥、除草劑被廣泛使用，而忽視了砷對(duì)人體、對(duì)環(huán)境所造成的危害。市場(chǎng)上的部分食物可能存在嚴(yán)重的砷超標(biāo)問(wèn)題。北京部分農(nóng)產(chǎn)品，砷含量已近臨界值。如果飲用水、空氣、食物中的含砷量超標(biāo)，就有可能引發(fā)砷中毒。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，北京土壤確實(shí)存在砷、鉛、鎘等重金屬污染問(wèn)題。調(diào)查同時(shí)顯示，白菜、茄子、辣椒、西紅柿、冬瓜等大多數(shù)蔬菜都存在重金屬超標(biāo)的情況。飼養(yǎng)場(chǎng)喂養(yǎng)畜禽，飼料當(dāng)中添加砷在飼養(yǎng)豬、雞等動(dòng)物的時(shí)候，飼養(yǎng)場(chǎng)為了使肉的顏色比較好看和增加產(chǎn)量，往往會(huì)添加少量的砷作為飼料添加劑。盡管這并不是我國(guó)的特例，在美國(guó)等一些國(guó)家同樣存在這樣的做法，但這卻是非常不安全的砷污染狀況，沖擊食品安全。防治砷污染，無(wú)疑已經(jīng)成為世界各國(guó)所面臨的一個(gè)共同難題。與水中砷污染的治理相比，土壤砷污染的治理還要困難得多。防治砷污染，首先不要將高砷水用來(lái)灌溉，其次不要讓在受到砷污染的土壤上種植的植物進(jìn)入食物鏈。對(duì)于已經(jīng)受到污染的土壤，可以用植物來(lái)進(jìn)行環(huán)境修復(fù)。砷污染地下水修復(fù)的

滲透反應(yīng)墻技術(shù)研究與示范華中農(nóng)業(yè)大學(xué)涂書(shū)新

一.地下水砷污染的現(xiàn)狀GroundwatercontaminationinChina

?Thelargestmasspoisoninginhumanhistory“ (WHO:Smith,2000)NewScientist,2003雖然高砷地下水不是由污染造成，但它影響世界數(shù)億居民的身體健康，是一個(gè)十分嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。TaiwanThailandIndia,WestBengalBangladeshChinaVietnamMyanmer57,000,0003,000,000ThemostseriousinBangladesh,IndiaandChina.InBangladesh,populationexposedtowellswitharseniccontent>10μg/Lupto57million.Manyarsenicpoisoningcaseshavebeenignoredbecauseoflackofarsenicanalysis.Therefore,arsenicpoisoninghasbecomeamajorthreattopublichealthworldwide.DistributionofendemicarsenicpoisoninginAsia

中國(guó)地方性砷中毒區(qū)分布圖coal-combustionIntakeofhigharsenicwaterRegionsunderthreatBeijing中國(guó)地下水砷分布圖（沈雁峰等，2005年）砷飲用水標(biāo)準(zhǔn)1942USPHS50μg/L

1962USPHS10μg/L(作為一個(gè)目標(biāo)值)

1975USEPA50μg/L(1942,USPHS)

1988USEPA發(fā)現(xiàn)飲用50μg/L水可導(dǎo)致皮膚癌（1/400,2.5‰）

1992USEPA公布50μg/L飲水可導(dǎo)致內(nèi)臟癌癥（1.3/100,1.3%）

1993WHO10μg/L

1998EU從50μg/L降低到10μg/L，并要求到2003年所

有的歐盟成員國(guó)執(zhí)行這一標(biāo)準(zhǔn)

1999USNRC公布50μg/L飲水的癌癥死亡率為1％

2000USEPA建議5μg/L（要求討論3,10和20μg/L）

2001.1USEPA(Clinton)從50μg/L降低到10μg/L

2001.3USEPA(Bush)推遲執(zhí)行Clinton時(shí)期降低飲用水As標(biāo)準(zhǔn)的決定

2001.9USNRCEPA低估了As的致癌風(fēng)險(xiǎn)

2001.10USEPA宣布將把標(biāo)準(zhǔn)降到10μg/L

2002USEPA宣布執(zhí)行新標(biāo)準(zhǔn)的日期（2006）

2006USEPA10μg/L1985China50μg/L

2007China城鎮(zhèn)集中供水區(qū)10μg/L省份存在介質(zhì)影響面積(km2)水化學(xué)特征As(μg/L)受影響人群（萬(wàn)）患病率（%）新疆地下水>100m3,000還原環(huán)境，F(xiàn)、As較高~850101.35內(nèi)蒙淺層地下水1,500富含有機(jī)質(zhì)還原環(huán)境、As,F-,H2S,CH4,pH值高~186010015.56山西淺層地下水1,500~193010013.11吉林淺層地下水67自然村弱還原環(huán)境~207617.72寧夏淺層地下水22自然村TDS高,As,F高~20002.59.46青海地下水4自然村-~3181.228.56四川地下水-~560>1.216.5甘肅地下水-~10016.18北京地下水5自然村硬度、F、NO3-N、鐵超標(biāo)~1436.030臺(tái)灣地下水100-280m4自然村強(qiáng)還原環(huán)境.富含有機(jī)物~1,800??中國(guó)砷問(wèn)題的分布(2008年以前資料的總結(jié))省份存在介質(zhì)影響范圍(km2)水化學(xué)特征As(μg/L)受影響人群（萬(wàn)）患病率（%）云南淺層地下水-~200??浙江地下水(100m)-~100?1例江蘇地下水(>100m)富含有機(jī)質(zhì)的還原環(huán)境~324>0.18?河南淺層地下水F高，各種鹽類(lèi)富集~2020.01?湖北淺層地下水-~1750.350.2安徽淺層地下水5自然村-~1508.690.8貴州煤126個(gè)村~833ppm30?陜西煤?~126ppm??（續(xù)前表）小結(jié)我國(guó)水體砷污染非常嚴(yán)重。我國(guó)超過(guò)5000千萬(wàn)人受到砷污染的嚴(yán)重威脅。10多個(gè)省市出現(xiàn)地方性砷中毒病。我國(guó)把飲用水砷含量限制標(biāo)準(zhǔn)從<0.050mg/L降低到<0.010mg/L，增加了水體砷去除的工作量。地下水（飲用水）砷污染的治理和修復(fù)已成為當(dāng)前我國(guó)需要解決的最為緊迫的環(huán)境和社會(huì)問(wèn)題。ArsenicinVegetables,MedicinalHerbsandSeafoodSampleIDCLOSESHOT02468101214Asconc.,ppmSeafoodVegetablesI.AsinVegetablesandSeafood1.Das,H.K.,A.K.Mitrab,P.K.Senguptac,A.Hossaind,F.Islame,G.H.Rabbani.2004.Arsenicconcentrationsinrice,vegetables,andfishinBangladesh:apreliminarystudy.Environ.Int.30:383-3872.Queirolo,F.,S.Stegen,M.Restovic,M.Paz,P.Ostapczuk,M.J.Schwuger,L.Munoz.2000.Totalarsenic,lead,andcadmiumlevelsinvegetablescultivatedattheAndeanvillagesofnorthernChile.Sci.TotalEnviron.255:75-84水稻鎘污染與防治CadmiumPollutionandControlinRice

涂書(shū)新華中農(nóng)業(yè)大學(xué)Telmail:stu@匯報(bào)提綱一、鎘的污染狀況二、鎘對(duì)水稻的污染三、鎘污染防控措施四、祛鎘葉面調(diào)理劑的作用

一、鎘的污染現(xiàn)狀來(lái)源鎘(Cd)是地殼中的一種天然元素，平均含量0.15~2mg/kg。鎘在自然界中都以化合物的形式存在，主要礦物為硫鎘礦(CdS)，與鋅、鉛(鋅)、銅(鉛鋅)礦等共生，浮選時(shí)大部分進(jìn)入精礦，在焙燒過(guò)程中富集在煙塵中，特別是土法煉鋅污染最為嚴(yán)重。在濕法煉鋅時(shí)，鎘存在于銅鎘渣中。硫鐵礦、磷礦也富含鎘。所有的土壤和巖石，包括煤和礦質(zhì)肥料，都含一定量的鎘。鎘通過(guò)開(kāi)礦、工業(yè)和燃煤、石油、天然氣及焚燒家庭垃圾進(jìn)入空氣。鎘微粒沉降到地面或水中之前可在空氣中傳播很長(zhǎng)距離。由廢物處理和有害廢物場(chǎng)所的泄漏的鎘進(jìn)入水體及土壤。性質(zhì)Cd是一種易揮發(fā)性的金屬，在燃燒過(guò)程中(金屬熔點(diǎn)3210C,沸點(diǎn)7670C,氧化物9000C升華)>75%隨煙塵揮發(fā)到空氣中；在環(huán)境中的化學(xué)價(jià)(Cd2+)很穩(wěn)定，不分解，難被還原；但可改變形態(tài)；參與一系列土壤、水化學(xué)/生化反應(yīng),包括吸附—解吸，沉淀—溶解，絡(luò)合(螯合)，形成有機(jī)、無(wú)機(jī)和有機(jī)-無(wú)機(jī)Cd化合物。在土壤中，Cd與土壤顆粒緊密結(jié)合，少量溶于水中。植物從土壤、水中吸收有效態(tài)Cd；大氣沉降至植物表面的Cd形態(tài)各異。毒性及危害鎘通過(guò)氣、水和食物對(duì)人、畜造成毒害。主要累積在腎、肝、肺等器官，可導(dǎo)致高血壓、骨痛病、腎功能紊亂、肝損害、肺水腫、貧血等疾病以及神經(jīng)和大腦損傷,甚至誘發(fā)癌癥。日本的骨痛病-鎘米所致。水稻，小麥，蔬菜(根、葉菜類(lèi))易于吸收累積Cd.農(nóng)田鎘污染的原因富鎘泥沙沉積2.含鎘礦藏開(kāi)發(fā)/工業(yè)污染3.含鎘廢水進(jìn)入農(nóng)田4.為含鎘農(nóng)資（主要是含鎘的磷肥）的使用。世界各國(guó)鎘的污染日本受Cd污染的水稻土有63平方公里（10萬(wàn)畝）,平均含Cd為4.99mg/kg,最高的達(dá)到68.7mg/kg;泰國(guó)受Cd污染的水稻土Cd含量高達(dá)284mg/kg;法國(guó)北部一些受污染的土壤(表層)的Cd含量竟超過(guò)300mg/kg;我國(guó)鎘污染概況據(jù)調(diào)査,我國(guó)的重金屬污染土壤面積約為2000萬(wàn)公頃(3億畝),大概為總耕地面積的1/6。而我國(guó)耕層土壤(0-20cm)的鎘是生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)最高的重金屬元素(Luoetal.,2009)；最新的數(shù)據(jù)，我國(guó)嚴(yán)重重金屬污染的農(nóng)田有5000萬(wàn)畝。在我國(guó)主要城市中,鎘超標(biāo)的城市問(wèn)題最為突出,16%城市的鎘含量超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(胡蝶等,2011)；在珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),農(nóng)田(特別是蔬菜地)Cd污染情況尤為嚴(yán)重。據(jù)報(bào)道，廣東90%的耕地鎘含量超標(biāo)。我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品鎘污染情況根據(jù)四川省省地質(zhì)調(diào)查院的數(shù)據(jù)，成都經(jīng)濟(jì)區(qū)大約有42%~59%的稻米、80%的小麥和油菜樣品Cd超標(biāo)。潘根新（2010）對(duì)全國(guó)大米抽樣調(diào)查表明，全國(guó)10%的大米鎘含量超標(biāo)。2013年年初媒體報(bào)道，湖南銷(xiāo)往廣東的大米40%鎘含量超標(biāo)。涂書(shū)新（2013）對(duì)武漢市市場(chǎng)銷(xiāo)售的品牌大米取樣分析表明，武漢市7%的大米品牌鎘超標(biāo)。二、鎘對(duì)水稻的危害

危害輕度污染對(duì)水稻無(wú)危害/影響，反而對(duì)生長(zhǎng) 有一定促進(jìn)作用中度以上污染影響敏感品種生長(zhǎng)：水稻 黃化和萎焉,抗性品種受影響很小影響酶系統(tǒng)：辣根過(guò)氧化物酶(POD)、超氧化物、歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)、抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）和脫氫抗壞血酸還原酶（DHAR）的活性與水稻Cd抗性無(wú)關(guān)Cd脅迫對(duì)水稻光合參數(shù)的影響：直接影響水稻光合蛋白和光合作用，即影響凈光合速率和光系統(tǒng)熒光參數(shù)，而不是限制氣孔開(kāi)閉和減小蒸騰率；抗性品種受影響較小。Cd脅迫對(duì)水稻呼吸參數(shù)的影響:總體上，Cd脅迫下抗氰呼吸上升，但敏感品種上升幅度最大。呼吸參數(shù)可以作為抗性強(qiáng)弱的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)分布 根系>秸稈>葉片>谷殼>糙米(隨運(yùn)距增長(zhǎng)而降低)三、水稻鎘污染防控技術(shù)措施鎘污染土壤分級(jí)與作物布局抗鎘污染水稻品種的應(yīng)用肥料和施用技術(shù)土壤酸堿度調(diào)節(jié)稻田水分管理技術(shù)鎘污染區(qū)農(nóng)作物秸稈的利用關(guān)于污染土壤的修復(fù)技術(shù)1.鎘污染土壤分級(jí)與作物布局土壤污染程度分級(jí)

PCd=CCd/SCd(PCd-Cd單指標(biāo)污染指數(shù),CCd-實(shí)測(cè)值,SCd-污染臨界值) -輕度：PCd=1~2 -中度：PCd=2~3 -重度：PCd=>3作物布局(提升土壤pH為微堿性的前提下) -嚴(yán)重污染：種植木本果樹(shù)、花卉、非食用工業(yè)原材料

-中度污染：種植木本果樹(shù)、花卉、各種抗鎘污染作物品種(包括水稻) -輕度污染：各種非富集性作物品種菠菜、油菜 大蒜牛皮菜 防風(fēng)屬 土豆* 胡蘿卜茄子、豌豆 甜菜生菜、萵筍 蘿卜包菜、青花菜 洋蔥小白菜、芹菜辣椒 土豆*西紅柿、花菜蘑菇、三葉草南瓜菜豆、豇豆 土豆*黃瓜、南瓜、冬瓜高中油菜（芥菜）小麥 草莓水稻*

豌豆 花生大豆*玉米、高粱 西瓜

各種木本果樹(shù)

高低中低蔬菜糧、油作物不同作物吸鎘能力比較果樹(shù)2.抗鎘污染水稻品種的應(yīng)用目前已篩選出的抗性水稻品種有：剛優(yōu)725、Ⅱ優(yōu)838和川香優(yōu)3號(hào)中香1號(hào),還篩選出了一批水稻抗性育種材料，可在今后育種中使用。雜交稻通常積累較高的鎘雜交水稻比常規(guī)水稻對(duì)鎘有更強(qiáng)的吸收能力,且雜交稻吸收的鎘更多地運(yùn)往地上部分,向籽粒遷移的比率亦比較高,說(shuō)明水稻對(duì)吸收到體內(nèi)的Cd2+向上轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制存在基因型差異3.肥料和施用技術(shù)適合鎘污染土壤上水稻生產(chǎn)的肥料品種 有機(jī)肥–

重金屬含量<國(guó)家限量的各種有機(jī)肥、餅肥、綠肥 氮肥-尿素、碳銨 磷肥-磷酸一銨、磷酸二銨、鈣鎂磷肥 鉀肥-硫酸鉀、氯化鉀 各種種微量元素肥料 石灰性物料–

石灰、石灰石、草木灰、硅酸鈉3.肥料和施用技術(shù)不適合鎘污染土壤上水稻生產(chǎn)的肥料品種有機(jī)肥–

重金屬含量>國(guó)家限量的各種有機(jī)肥、餅肥、綠肥,污染區(qū)作物秸稈氮肥–

氯化銨磷肥–

過(guò)磷酸鈣，磷石膏酸性物料–

酸性肥料、食品加工產(chǎn)生的酸性廢料污泥4.土壤酸堿度調(diào)節(jié)把Cd污染土壤的pH調(diào)整到中性偏堿石灰性物料–石灰、石灰石、草木灰、硅酸鈉5.稻田水分管理技術(shù)水稻生長(zhǎng)期間始終保持淹水狀態(tài)，不使用常規(guī)水稻豐產(chǎn)栽培的水分管理技術(shù)–濕潤(rùn)灌溉和曬田淹水降Cd的機(jī)理

-土壤pH升高至7左右，比淹水前降低有效Cd約60%~80% -Eh下降，土壤中的S和施入的含硫物料被還原成S2-，與Cd生產(chǎn)CdS沉淀。防止污水灌溉6.鎘污染區(qū)農(nóng)作物秸稈的利用Cd污染地區(qū)的農(nóng)作物秸稈不宜還田(相當(dāng)于還入0.25~0.5gCd/年)種植食用菌(按雙孢蘑菇5000kg稻草/畝計(jì)，相當(dāng)于還入Cd1.25~2.5g/畝;以蘑菇Cd限量0.2mg/kg計(jì)，可使蘑菇Cd超標(biāo)數(shù)倍至數(shù)十倍。)作飼料可用于作燃料林業(yè)、花卉和綠化草地（包括草木灰）造紙?jiān)仙a(chǎn)煤氣7.關(guān)于污染土壤的修復(fù)技術(shù)物理修復(fù)–客土:僅限于微域污染化學(xué)修復(fù)–土壤清洗:僅限于地勢(shì)平坦、有水源的微域污染生物修復(fù)

–微生物：不適用

–超富集植物：僅限于微域污染，富集植物的利用或處理是一個(gè)難題。如龍葵,在Cd污染超臨界值100倍的土壤上,比一般植物吸收高100倍的鎘,但在輕度—中度Cd污染土壤上,對(duì)Cd的吸收僅比一般植物高2-3倍,<1mg/kg。四、華中農(nóng)大稻米鎘含量降低方案篩選當(dāng)?shù)劓k低積累品種，要求水稻吸收的鎘不向，或盡可能不向稻米籽粒中轉(zhuǎn)運(yùn)，或者不超標(biāo)。土壤鎘鈍化處理。結(jié)合肥料，特別是施用有機(jī)肥，降低土壤鎘的有效性。農(nóng)藝措施：在重施有機(jī)肥的基礎(chǔ)上，保障水稻生長(zhǎng)期間不斷水，不進(jìn)行曬田。在破口期后的適當(dāng)時(shí)期，施用葉面調(diào)理劑（祛鎘靈），控制鎘向籽粒中的轉(zhuǎn)移。水稻祛鎘葉面肥【產(chǎn)品特點(diǎn)】本品是華中農(nóng)業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的新型高效葉面肥，由有機(jī)硅、多種微量元素和天然有機(jī)活性物質(zhì)組成。施用本品可有效降低鎘污染區(qū)水稻莖葉和稻米的鎘含量50-90%，同時(shí)，增加稻株機(jī)械強(qiáng)度，提高水稻抗病性、抗蟲(chóng)性，促進(jìn)水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。【含

量】有效成分含量>30%。【包

裝】100毫升/瓶、1000毫升/瓶【施用方法】在水稻拔節(jié)期至抽穗初期（破口期）噴施2次，2次間隔5-8天。每畝（667平方米）每次噴施100ml，兌水30-40公斤。全稻株噴霧，以稻株濕潤(rùn)為度。噴施時(shí)間在上午9點(diǎn)以前，或者下午4點(diǎn)后。噴施后3小時(shí)若遇明顯降水，需重新噴施。【貯

存】存放于陰涼干燥的庫(kù)房?jī)?nèi)。【生產(chǎn)企業(yè)】【聯(lián)系電話】Thankyouforyourattention謝謝！水稻鎘污染與防治第3節(jié)化學(xué)結(jié)構(gòu)特性與生物降解1化學(xué)結(jié)構(gòu)特性對(duì)生物降解的影響化學(xué)結(jié)構(gòu)的微小變化都會(huì)影響到生物降解性。比如，一個(gè)取代基、一個(gè)取代基位置的變化都會(huì)影響到微生物代謝的敏感性。要總結(jié)化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)生物降解的影響的作用和規(guī)律是困難的。因?yàn)椴煌纳锖铜h(huán)境條件差別很大。

1）一般規(guī)律①增加一個(gè)取代基就會(huì)使有機(jī)物難以礦化或完全不能礦化.這種取代基團(tuán)被稱(chēng)為異源基團(tuán)(xenophore)。常見(jiàn)的異源基團(tuán)：-Cl，-Br，-CN,-CF3,-NO3,-SO3H促進(jìn)降解的基團(tuán)：-OH,-COOH,酰胺，酯類(lèi)或酰酐基團(tuán)但是，取代基團(tuán)的影響隨著分子的其他結(jié)構(gòu)的改變而改變。如，有些帶-NO3,-SO3H，-CN的化合物可以迅速降解

②異源基團(tuán)數(shù)目增加將使有機(jī)分子更難降解好氧降解的情況見(jiàn)表。厭氧情況下不存在這種情況。

③異源基團(tuán)位置對(duì)生物降解產(chǎn)生影響一些位置對(duì)生物降解的影響不大，但另外一些位置可以急劇地降低微生物降解率。但不同的環(huán)境條件和不同的微生物區(qū)系，取代基位置對(duì)生物降解的影響是不同的。

④甲基分支對(duì)生物降解產(chǎn)生影響ABSs(alkylbenzylsulfonates)烷基苯磺酸鹽多的分支，也沒(méi)有季碳原子，所以容易生物降解。

R-CH2(CH2)7C-CH3CH3CH3

⑤烷基或脂肪酸基與苯環(huán)的連接位置影響生物降解性在最后一個(gè)C上

⑥多環(huán)芳烴中稠環(huán)越多越難生物降解2）注意①

結(jié)構(gòu)與生物降解的關(guān)系在好氧條件下的規(guī)律與厭氧條件下的規(guī)律有所不同。②不同的微生物區(qū)系也有影響，因?yàn)椴煌奈⑸锢美媚芰Σ煌奂兣囵B(yǎng)下的結(jié)果可能與實(shí)際情況存在差異④結(jié)構(gòu)與生物降解的一般規(guī)律不適合于能夠降解難降解的異構(gòu)體的單個(gè)種群。2、抗生物降解物及其生物降解1）分類(lèi)：①完全不被微生物代謝②代謝緩慢，但高生物量時(shí)代謝迅速③在一些條件下迅速降解，但另一條件下不降解2）抗生物降解物(recalcitrant)

的特點(diǎn)：①

具有毒性，會(huì)影響生物的生長(zhǎng)與繁殖。在自然界中存留時(shí)間越長(zhǎng)，風(fēng)險(xiǎn)越大；②在自然界中低濃度時(shí)，毒害可能不大，但經(jīng)食物鏈放大可以達(dá)到危害水平。③高分子可能無(wú)毒，但破壞景觀。“視覺(jué)污染”④一些物質(zhì)易遷移難降解，危害風(fēng)險(xiǎn)大。農(nóng)藥的生產(chǎn)和使用運(yùn)輸過(guò)程的泄漏未經(jīng)處理的廢水排放固體廢棄物的棄置人工合成的化合物自然界生物化學(xué)作用，化學(xué)作用合成3）抗生物降解分子的來(lái)源4）抗生物降解分子的種類(lèi)①

小分子合成化學(xué)品low-molecular-weightsyntheticchemicalsPCBs

②

合成高分子聚合物syntheticpolymers

③

合成化學(xué)品的產(chǎn)物productsgeneratedfromsyntheticchemicals有些化學(xué)品本來(lái)可以降解，但經(jīng)微生物作用后變得不可降解。如，含氯殺蟲(chóng)劑艾氏劑和七氯在土壤中經(jīng)微生物作用轉(zhuǎn)化為環(huán)氧化物及狄氏劑和環(huán)氧化七氯，母體消失，但產(chǎn)物抗分解。

Dieldrin

④

天然有機(jī)物naturalorganicmaterials土壤腐殖質(zhì)，泥炭、沉積物中的有機(jī)質(zhì)5）抗生物降解機(jī)制從3個(gè)方面來(lái)分析：分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；微生物的生理特點(diǎn)；化合物的環(huán)境特性/分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；①分子太大，不能接近酶的活性中心微生物的生理特點(diǎn)②

專(zhuān)性微生物不存在新的化合物不斷出現(xiàn)，但新的酶系的出現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地落后于新的化合物的出現(xiàn)。③對(duì)細(xì)胞不可透過(guò)性：沒(méi)有胞外酶，又不能進(jìn)入細(xì)胞而不能實(shí)施降解。④不能對(duì)必要的酶進(jìn)行誘導(dǎo)條件不適合，或者化合物濃度太低，不能促進(jìn)酶的合成。化合物的環(huán)境特性⑤

環(huán)境因素限制微生物活動(dòng)。微生物需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏，共代謝微生物需要的其他能源和物質(zhì)缺乏，有毒物質(zhì)和抑制劑濃度太高。圖中表明，表層由于氧氣含量高，纖維素分解度高。

⑥基質(zhì)的生物有效性低被降解化合物由于被吸附、NAPLs的存在及微環(huán)境的機(jī)械隔離作用，使得微生物與之難以接近。⑦閾值限制化合物的濃度低于微生物的生長(zhǎng)所需要的濃度。化合物的環(huán)境特性3化學(xué)品生物降解預(yù)測(cè)重要性：為企業(yè)設(shè)計(jì)合成新化學(xué)品用為管理機(jī)構(gòu)了解新化學(xué)品的性質(zhì)用途徑：生物化學(xué)法比較測(cè)試化學(xué)品與已知化學(xué)品分子結(jié)構(gòu)相似性物理化學(xué)法：根據(jù)物理化學(xué)特性預(yù)測(cè)第4節(jié)污染物的降解方式對(duì)生物修復(fù)的影響1共代謝2共代謝的機(jī)制3常見(jiàn)共代謝酶4共代謝的環(huán)境意義5共代謝的研究展望1共代謝所謂共代謝(Co-metabolism)是指有些難以降解的化合物不能被完全礦化利用,降解菌在降解這些化合物時(shí)，必須從其它底物獲得大部分碳源和能源。或者，指微生物群落在利用另一化學(xué)物質(zhì)作為碳源或能源的同時(shí)，使環(huán)境中存在的其它污染物也得以參與代謝轉(zhuǎn)化的過(guò)程。共代謝是許多污染物降解的主要機(jī)制。[e’pksaid]考察了五種共代謝基質(zhì)對(duì)2,4-DCP(2,4-二氯代酚)降解的影響，發(fā)現(xiàn)苯酚和4-MCP(4-氯代酚)能明顯促進(jìn)共代謝降解過(guò)程，葡萄糖和酵母膏的促進(jìn)作用不明顯，2-MCP沒(méi)有促進(jìn)作用。試驗(yàn)菌種：從長(zhǎng)期馴化的活性污泥中分離出一組具有協(xié)同作用并能以氯代酚作為唯一碳源的復(fù)合菌2共代謝的機(jī)制1）缺少進(jìn)一步降解的酶系微生物的第一個(gè)酶或酶系可以將基質(zhì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，但該產(chǎn)物不能被這個(gè)微生物的其他酶系進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，故代謝中間產(chǎn)物不能供生物合成和能量代謝用。這是共代謝的主要原因。2）中間產(chǎn)物的抑制作用基質(zhì)最初轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物抑制了在以后起礦化作用的酶系的活性或抑制了該微生物的生長(zhǎng)。3）需要另外的基質(zhì)有些微生物需要第二種基質(zhì)進(jìn)行特定的反應(yīng)。如提供當(dāng)前細(xì)胞反應(yīng)中不能供應(yīng)充分的物質(zhì)，如電子供體。3共代謝的基質(zhì)和相關(guān)酶1）常見(jiàn)微生物無(wú)色桿菌，黑曲霉，固氮菌，惡臭假單胞菌，弧菌等。2）常見(jiàn)基質(zhì)

乙烷，丙烷，丁烷鄰二甲苯，對(duì)二甲苯，乙基苯3相關(guān)酶有17種。主要是一些專(zhuān)一性較差的酶。由于這些酶的專(zhuān)一性較差，導(dǎo)致多種底物的形成，從而抑制的底物的進(jìn)一步降解。Forinstance，甲苯雙加氧酶（dioxygenase）canparticipate109reactions.These109reactionsareorganizedinto5majorgroupsbysubstratetype(numberineachgrouporsubgroup):A.Actsonmonocyclicaromatics(69)Dioxygenation(60)Monooxygenation(5)Sulfoxidation(4)B.Actsonfusedaromatics(3)C.Actsonlinkedaromatics(7)D.Actsonaliphaticolefins(18)Allylicmethylgroupmonooxygenation(8)Monooxygenationwithallylicrearrangement(1)Dioxygenation(9)E.Actsonmiscellaneoussubstrates(12)常見(jiàn)共代謝酶1甲烷細(xì)菌的甲烷單加氧酶（monooxygenase）2甲苯雙加氧酶(dioxygenase)3脫鹵酶（dehalogenase）4苯甲酸羥化酶(hydroxylase)5磷酸酯酶(phosphatase)4共代謝的環(huán)境意義共代謝造成不良的環(huán)境影響，這是因?yàn)椋?）共代謝中微生物數(shù)量不增加，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率低。2）共代謝是有機(jī)產(chǎn)物積累，特別是有毒產(chǎn)物積累3）增加了污染物微生物修復(fù)的不可預(yù)測(cè)性。5共代謝研究展望（熱點(diǎn)）1）共代謝的動(dòng)力學(xué)研究2）共代謝的降解速率研究3）共代謝的降解基質(zhì)相互作用。第5節(jié)污染物的生物有效性對(duì)生物修復(fù)的影響生物有效性(bioavailability):生物可獲得性。1、化學(xué)品的生物有效性與生物降解化學(xué)品的溶解度和辛醇-水分配系數(shù)溶解度(solubility)：Thesolubilityofasoluteisthemaximumquantityofsolutethatcandissolveinacertainquantityofsolventorquantityofsolutionataspecifiedtemperature.常見(jiàn)有機(jī)化合物的溶解度

辛醇-水分配系數(shù)(octanol-waterpartitioncoefficient)平衡條件下，某一化學(xué)品在辛醇相與水相中的濃度之比。

Kow=---------------------------------化學(xué)品在辛醇相中的濃度化學(xué)品在水相中的濃度Kow是無(wú)量綱的值。是在很低濃度下測(cè)定的，所以Kow是一個(gè)與溶質(zhì)濃度相關(guān)性很小的函數(shù)。Kow范圍在10-3—107。常用lgKow表示。

Octanol-WaterPartitionCoefficient(KOW)Theoctanol-waterpartitioncoefficientistheratiooftheconcentrationofachemicalinoctanolandinwateratequilibriumandataspecifiedtemperature.Octanolisanorganicsolventthatisusedasa‘surrogatefornaturalorganicmatter.Thisparameterisusedinmanyenvironmentalstudiestohelpdeterminethefateofchemicalsintheenvironment.

Anexamplewouldbeusingthecoefficienttopredicttheextentacontaminantwillbioaccumulateinfish.辛醇-水分配系數(shù)(octanol-waterpartitioncoefficient)應(yīng)用舉例溶解度與辛醇-水分配系數(shù)之間的關(guān)系Theoctanol-waterpartitioncoefficienthasbeencorrelatedtowatersolubility;therefore,thewatersolubilityofasubstancecanbeusedtoestimateitsoctanol-waterpartitioncoefficient.2非水相液體的生物降解在污染地點(diǎn)中有許多與水不相混融的非水相液體（non-aqueousphaseliquids,NAPLs）。這些污染物可以分布在含水層、土壤、沉積物以及海洋、河口和淡水的表層。NAPLs主要源于油船的泄漏、原油污染、陸地儲(chǔ)油罐、運(yùn)油車(chē)及石油管道泄漏或傾覆造成汽油和石油產(chǎn)品及工業(yè)溶劑污染含水層和地下水。NAPLs通常由多種有機(jī)分子組成，也有含單一化合物的。典型的NAPLs在水中的溶解度很低，而在有機(jī)溶劑中溶解度很高。LightNAPLs：DenseNAPLs：

1）NAPLs的微生物降解不同的物質(zhì)降解速度不一樣DEHP：鄰苯二甲酸雙（2-乙基已基）酯Di(2-ethylhexyl)phthalateDEHPisaplasticizer(softener)usedtoincreasetheflexibilityofpolymerslikepolyvinylchlorid