3環(huán)境污染及其生態(tài)效應.

1、第二章環(huán)境污染及其生態(tài)學效應1概述1.1環(huán)境污染1.2污染源1.3污染物與污染類型1.4水污染2有機污染及其生態(tài)學效應2. 1好氧有機物污染2.2合成有機物污染2. 3石油污染2. 4酚類污染3無機污染及其生態(tài)學效應3. 1重金屬污染3. 2非金屬污染1概述1. 1 環(huán)境污染(Environmental Pollution)當環(huán)境條件發(fā)生突變或在壞境中引入生物難以忍受的物質時， 生態(tài)系統本身不能取出這些影響，生態(tài)平衡被打破或擾亂的現象。即：有害物質在環(huán)境中擴散、遷移、轉化，使生態(tài)系統的結構 與功能發(fā)生變化，并對人類及其他生物產生不利影響。四大危機、三大問題。環(huán)境污染問題，由來已久。二十世紀五十

2、年代，工業(yè)化、城市化，公害事件。1.2 污染源(Pollution Source)是造成環(huán)境污染的污染物發(fā)生源，亦即污染物質的來源。泛指：產生污染物質的區(qū)域、場所 具體來說：特定的設備、裝置1 T業(yè)交通污染源 廢氣、廢水、廢渣、余熱、噪聲、振動、 泄漏、輻射等2農業(yè)污染源 農藥、化肥、地膜、病原微生物、水土流失等3生活污染源 廢氣、廢水、廢渣、日用化學品等4特殊污染源核工業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生業(yè)等5二次污染大氣飄移、水的流動6自然污染源 火山、火災、風化、滑坡與泥石流等1.3污染物與污染類型污染物(Pollutant):造成環(huán)境污染的所有物質的總稱。1按污染環(huán)境性質大氣污染 Atmosphere Pol

3、lution or Air Pollution土壤污染 Soil Pollution水體污染 Aquatic Pollution2按污染物來源自然污染物自然環(huán)境本身造成的人為污染物生產性、生活性3按污染物性質化學污染、物理污染、生物污染4按污染物形態(tài)氣體、液體、固體5按污染物理化性質變化一次污染、二次污染6按污染物的性質，從牛態(tài)系統著眼非降解性污染物(Nondegadable Pollutants):在口然界不能 降解或降解緩慢的污染物質。包括重金屬鹽類、石汕化匚產品、塑料橡膠制品、部分農藥等。生物降解性污染物(Biodegradable Pollutants):生態(tài)系統自 身能夠分解的污染物

4、質。包括食品工業(yè)廢水、生活污水、生活垃圾等1.4水污染水污染(Aquatic Pollution):污染物質進入水體使水質變壞、 惡化，并使水的用途受到不良影響的現象。結果：改變了水的化學組成、物理性質使水生生物種類組成、種群數量發(fā)生明顯變化1.4. 1 水資源(Water Resources)圖1.1海洋水、內陸水比例圖1.2內陸水分布居世界第六位； 居世界第八十八位。人均占有7800 nV22502/7擁測算，全球總水量約為13.86X108km,淡水資源總量僅有 0.35X1()853,但加上淺層地下水，人類可開發(fā)利用的淡水資源僅 有 0.1065X 108km3o我國水資源總量約為()

5、.027X KFknV,但是人均占有量僅及世界的1/4,再從河流總徑流量看；全球總徑流量4.7X1CH km3我國2700占世界的2/35我國是世界上13個貧水國之一。僅農業(yè)每年就缺水300X108 m3,受旱農田13002000X 105a： 300多個城市缺水，缺水量達58 X 108m3o1.4.2水污染概況國際水污染的典型案例萊茵河全長1320 km,流經瑞士、法國、徳國、荷蘭上游，瑞士境內，能見度3 m ；到達德、荷邊境，能見度僅5() cm o混入各種有機化合物3()余種，水生生物幾近滅絕。美國，河流總長42X1()4 km,被污染12X104km密西西比河，殺蟲劑、氧化物、酚、神

6、、汞等應有盡有“毒河伊利湖，接納污水740X 104t/d“死湖”我國水體污染問題日益嚴重。1985年，排放污水342X10",工業(yè)廢水265X 10% 處理率2%200()年41519482%2002年440207武漢市2002年73.527.2%由于大量污水未經處理或僅經過簡單處理就直接排放，導致全 國1/3以上河流受污，90%以上城市水域嚴重污染。全國有監(jiān)測的120()多條河流，85()條受污，5322 km魚蝦絕跡;27條主要河流，15條嚴重污染；長江接納的污水更是達到其流量(31060 m3/s)的1.2%。2有機污染及其生態(tài)學效應2. 1好氧有機物污染物生物尸體、污水或有

7、機垃圾中的營養(yǎng)物質有機肥料；過肥水體富營養(yǎng)化(Eutrophication)：水流緩慢或更新期長的地表 水，由于接納了大量的氮、磷等營養(yǎng)物質及淤積作川的影響，水體 容積減小、氧氣條件惡化、生源物質數量增多，從而水質山瘦變肥, 生物總量增加，但許多典型清水種類從生物區(qū)系中消失生物多 樣性下降，并最終導致魚類及其它水生生物的大量死亡。2. 2合成有機污染物主要有兩大類：有機農藥、多氯聯苯2.2.1有機農藥化學農藥的使用，挽回了大量的糧食：全球糧食總產量的15%；我國7%左右，棉花18%但是，寂靜的春天(Rachel Carson)正在向全球蔓延 有機磷農藥：易降解，一般不會形成污染有機氯農藥：難降

8、解，極易富集。二十世紀3040年代廣泛應用八十年代中前期開始禁產、禁用農藥的生態(tài)效應：1對食物鏈的影響去除食物鏈的某一環(huán)節(jié)，使前一環(huán)節(jié)生物大量繁殖，從而引發(fā) 生態(tài)系統的一系列變化。六六六、1605防治水稻螟蟲殺死蜘蛛飛虱爆發(fā)魚藤酮殺死魚類26周內水生昆蟲大量增加2對生物種群的影響使用毒死觀控制蚊子浮游甲殼動物減少、浮游植物“開花”敵草隆的降解產物抑制亞硝化細菌氟禾靈抑制大豆根瘤菌的形成施用西瑪津4.59 kg/ha除草，土壤中無脊椎動物數目可減少33-50%；施用農藥較多，蚯蚓死亡率可高達90%o2. 2.2多氯聯苯(PCB)由CL取代苯環(huán)上的H+形成聯苯，自然界不存在：1不燃燒，絕緣、絕熱性

9、能好2與塑料的混合性能良好3結構穩(wěn)定、難降解，耐酸、耐堿、耐腐蝕、耐風化4微溶于水，易溶于脂肪、姪類溶劑因此，廣泛應用于絕緣汕、熱介質、特殊潤滑汕、可塑劑、涂 料及復寫紙等的制造中。在生產、加工、使用、存儲、廢棄物燃燒過程中會揮發(fā)并積蓄 在空氣、水和土壤中。據估計，海洋、土壤和大氣中存在的總量高達2530萬t。多氯聯苯的生態(tài)效應：1對水生生物的作用含氯42%的氯代聯苯，10-25 ug/L,影響硅藻RNA的合成對牡蠣，0.001 mg/L抑制19%().0141%().1100%2對人體健康的影響最早的PCB中毒事件是1968年的日本米糠油事件。對其中的13個孕婦的觀察，活產11胎、死產2胎。

10、活產的11胎中，全部皮膚顏色異常、眼分泌物增加、個體小。2. 3石油污染“四油三途徑”:原油、汽油、煤油、柴油生產、運輸、使用石汕及其制成品對生物來說，大多有毒，但主要是飽和姪類和 芳香炷類。小分子飽和桂：沸點低、毒性大。中烷：-16TC,乙烷：-88UC大分子飽和坯：沸點高、部分有毒性稠環(huán)芳香桂：毒性大，致癌。蔡、恵、菲。備受關注毒性順序：烷坯V環(huán)烷姪和烯坯V芳香坯己烷V己烯V環(huán)己烷環(huán)V己烯苯苯 < 二甲基苯V三甲基苯形成油膜、致畸、異味2. 4酚類污染地表水“五毒之首”:酚、氤、汞、神、縮。低沸點的揮發(fā)性酚：單元酚苯酚、間甲酚、銀甲酚、對甲 酚、二甲酚等低沸點的非揮發(fā)性酚：多元酚苯二

11、酚、聯苯三酚等工業(yè)廢水中含苯酚較多，含量變化較大，在180000 mg/LZ 間，因此，測定指標常用揮發(fā)性酚。對植物，由于解毒作用，毒性較小，適量無害有益，刺激生長;過量則破壞膜的透性、可食部分有異味等對動物，0 ().2mg/L時，魚肉有異味；性腺吸收比肌肉快；20 mg/L時，胚胎致畸率30%左右3無機污染物分為兩大類：重金屬和非金屬3. 1重金屬重金屬的范圍很廣，一般認為比重大于5 （約45種）或4 （約60種）或者原子序數大于20即是重金屬。包括鋅、銅、鉆、線、錫、鋁、鐵等常見元素，是微量元素。引起污染的主要是指汞、鎘、餅、不申、鉛等劇毒元素。其特點是：穩(wěn)定性、累積性；不易降解，易發(fā)生

12、形態(tài)轉化。作用機理：與-NH?> -nh> -SH等親核基團（提供電子）發(fā)生作用。3. 1. 1 汞(Hg)3. 1. 1. 1存在形式單質汞：Hg+、Hg2+無機汞化合物：Hg2Cl2. HgCl2. HgO> HgCl/ 高 pH 時，為 Hg(OH)+、Hg(OH)2、Hg(OH)3-有機汞化合物：CH3Hg+. (CH3)2Hg. C6H5Hg+3. 1.1.2 轉化絡合反應:Hg2+2XHgX2RHg+X RHgXX能提供電子對的原子或基團（如：Cl-、OH-） 厭氣閑甲基化:Hg2+R-CH3（CH3）2Hg > CH3Hg+或者CH3Hg+ （CH3）2H

13、g3. 1.1.3汞的循環(huán)特點1只有Hg2+才能甲基化，需要微生物參與，是生物化學反應。 Hg+ Hg2+ 甲基化2 pH值對甲基化過程有重要影響，最佳為4.5,較高的pH值有 利于二甲基汞的形成，不同條件下可相互轉化°3甲基汞易溶于水；pH值較低時，甲基汞的積累比二甲基汞要 快6000倍。4二甲基汞具有揮發(fā)性，揮發(fā)到空氣中后，受紫外線輻射，分 解為單質汞和甲基，甲基則生成甲烷或乙烷。5汞和甲基汞的生物濃縮系數為500010()00倍。日本水俁病。3. 1.2 鎘(Cd)鎘為相對稀有的金屬，在自然界不單獨存在，總是與鉛鋅礦、 鉛銅鋅礦共存。3. 1.2. 1存在形式012+、Cd(O

14、H)+、Cd(OH)八 CdCl+、Cd(OH)2Cl與汞類似，大部分被腐殖質吸附，沉積在底泥或懸浮物中。3. 1.2. 2 轉化pH>8lbJCd2+ + OHCd(OH)+ Cd(OH)J)pH<8 時pH <9 111Cd2+ s2-衛(wèi)丄 CdS|Cd2+ S2-在海洋中，由于CL競爭力比OH-強，所以主要形成CdCl2°和CdCl/o日本富山骨痛病(痛痛病)。3. 1.3 ¥各(Cr)3. 1.3, 1存在形式與含量微量元素，廣泛存在。常見為C2+、CM+,常見化合物有： Cr2O3 n C1O3、CrCl3> NCrOy K2CrO4 n

15、NaCr2O7> KCr2O7海水：日木海0.040.07英格蘭0.130.25 ug/L美國15條河流1 10 ug/L愛爾蘭0.46低層大氣：0.3*2 mug/m 1.3. 3生態(tài)效應1生理作用 Cr3+,微量元素，成年人攝入量為5-10 ug/dayo 人體缺鉆時，易誘發(fā)糖尿病、高血糖癥胰島素轉化效率低;可能誘發(fā)冠心病死者主動脈檢不出銘2常中毒 通常CZ+有劇毒，CQ+毒性低，相差約100倍。 重銘酸鹽對人的致死劑量為3 g.空氣：V2.54ug/m3,有感覺；=1024ug/rrP,強烈刺激。水:1 mg/L, C"污染的井水，有一家人飲用三年，無反應；= 2.53.

16、5 mg/L,發(fā)現有一定影響。,平均為1 mug/m3土壤：較高，變動大，約為5-3000 mg/kg,平均為100 mg/kg3. 1.3. 2 轉化4Cr(OH)2+ + 3O2 + 2H2O : 4CrO42- + 12H+3. 1.4碑（類金屬,As）3. 1.4. 1存在形式與含量大多以化合物，即不巾酸鹽獲亞碎酸鹽的形式存在：H3AsO4. H9AsO4 > HAsO42_ 及 H3ASO3、H2AsO3_ 等。含量：大氣 城市平均0.7 ng/mh原汕最高可達140 mg/m 1.4,2 轉化水體中打申的轉化，依賴于pH值、EhoD.O飽和時，H3AsO4> H2AsO

17、4HAsO42-及AsOJ-比較穩(wěn)定;中等狀態(tài)時，H3ASO3、H2AsO3-. HAsO32-比較穩(wěn)定。神與鐵之間有很強的親和力。神酸、亞神酸都能被氧化鐵吸附而沉淀。環(huán)境中Eh的下降、pH值的升高，可顯著提高硼的水溶性。 在低pH條件下，HAsS?為主要的硫化物存在形式； 在低Eh條件下，以ASH3的形式存在。水海水23 ug/L,淡水1 ug/L左右溫泉較高，日本平均0.3 mg/L,最高5.1 mg/L土壤全球平均5 mg/L前蘇聯 3.6 mg/L (1-10)美國 7.5 mg/L (1-20)日本 24 mg/L (8-51)3. 1.4. 3生態(tài)效應1富集作用 海洋生物比淡水生物

18、富集能力強水生植物比水生動物富集能力強海洋：動物 964100淡水：動物330植物 507100()植物 12()()()()2碑中毒 As3+對-SH的親和力比As5+要高約60倍1956年日本“森永奶粉事件”:遍及27個都道府縣中毒12131人，死亡130人3致癌、致畸、致突變3. 1.5.2遷移轉化在水體中，鉛的含量主要受CO32 > SO4H OH-、Cl等含量的 影響，即溶解作用與絡合作用的影響。在自凈作用過程中，主要是懸浮物和底泥的吸附作用。在土壤中，存在著陽離子交換復合體的吸附作用、植物體的吸 收作用。pH值的降低，使固態(tài)的鉛鹽轉化為溶解態(tài)；土壤的負電性、Pb及陽離子交換復

19、合體的離子勢對吸附作用影 響較大。在微生物作用下，可甲基化生成四甲基鉛。3. 1.5. 3生態(tài)效應造血、神經、腎臟；致癌、致畸、致突變。3. 2非金屬包括鼠化物、硫化物、碳氧化合物、氮氧化合物、氮和磷、氟 化物等等非金屬元素及其化合物。3.2.1氟化物（CN ）3. 2. 1.1存在形式及來源最常見的是單氧化物中的NaCN、KCN、HCN,劇毒。來源：Zn型電鍍液（NaCN） 含量 80-120 g/LCu型1218Ag型4060其廢水中含量為：20-70 mg/L,經常為:30-35 mg/L； 焦爐、高爐冷卻水與廢水；選礦和化匸廢水等等。3. 2.1.2遷移轉化還原揮發(fā) CN- + CO2 + H2OHCO3- + HCN-氧化分解 2CN- + O2 2CNO + H2O nh4+ + co/-在水體自凈過程中，前者占90%的凈化量，后者僅占10%o絡合作用 用鐵磯（FeSO/處理