【環(huán)境化學(xué)】第5.3章多介質(zhì)轉(zhuǎn)歸-5.3有機污染物在各圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)課件

1、2022/8/41第五章 典型污染物在環(huán)境各圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)污染物在大氣圈水圈土壤（巖石）圈生物圈之間的交換和環(huán)境效應(yīng)第1頁，共45頁。2022/8/42典型污染物的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)5. 1 自然界中的能量流動和物質(zhì)循環(huán)5.2 重金屬元素在各圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)5.2.1 汞5.2.2 砷5.3 有機污染物在各圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)5.3.1 有機氯代物5.3.2 多環(huán)芳烴5.3.3 表面活性劑第2頁，共45頁。2022/8/435.3.1 有機氯代物一、氯代烴二、多氯聯(lián)苯三、多氯代二苯并二惡英四、多氯代二苯并呋喃第3頁，共45頁。2022/8/445.3.1 有機氯代物一、氯代烴（1）氯代烴的種類（2

2、）主要氯代烴的來源 （3）氯代烴在對流層中的轉(zhuǎn)化 含氫鹵代烴與OH自由基的反應(yīng)是它們在對流層中消除的主要途徑（4）氯代烴平流層中的轉(zhuǎn)化 (臭氧的耗損) 略第4頁，共45頁。2022/8/455.3.1 有機氯代物 一、氯代烴(1) 氯代烴的種類(i)含氫的氯代烴在對流層幾乎全部分解，產(chǎn)物被降雨去除壽命短CH3Cl 大氣壽命23年CH3CCl3大氣壽命5.710年CH2Cl2大氣壽命0.5年第5頁，共45頁。2022/8/465.3.1 有機氯代物 一、氯代烴(1) 氯代烴的種類(ii)含不飽和鍵的氯代烴不穩(wěn)定、易分解在對流層幾乎全部分解，產(chǎn)物被降水去除壽命短CHCl=CCl2在大氣中的壽命0.

3、02年CCl2=CCl2在大氣中的壽命0.4年第6頁，共45頁。2022/8/475.3.1 有機氯代物 一、氯代烴(1) 氯代烴的種類(iii) 被鹵素完全取代的氯代烴含量低：鹵代烴總量的3%壽命長CFC-13（CClF3）：大氣中壽命180145年CFC-114（ CClF2 CClF2 ）：大氣中壽命126310年CFC-115（ CClF2 CF3 ）：大氣中壽命230550年第7頁，共45頁。2022/8/485.3.1 有機氯代物 一、氯代烴(2) 主要氯代烴的來源概述：少數(shù)為天然來源，主要來自人為源實例：氯甲烷海洋；汽車尾氣、聚氯乙烯燃燒、農(nóng)作物燃燒氟利昂火山噴發(fā)；制冷劑、塑料發(fā)

4、泡劑美國化工協(xié)會：CFC-11、CFC-12年排放量2.7105 t和3.9105 t四氯化碳滅火劑、干洗劑。甲基氯仿無天然源；工業(yè)去油劑、干洗劑第8頁，共45頁。2022/8/495.3.1 有機氯代物 一、氯代烴(3) 氯代烴在對流層中的轉(zhuǎn)化含氫鹵代烴與HO自由基的反應(yīng)CHCl3 HO H2O CCl3 CCl3O2 COCl2ClO COCl2（碳酰氯, 光氣）如不能被雨水及時去除，易擴散到平流層ClO 可氧化其它分子（NO和H2O）ClO NOCl NO23ClO H2O3Cl 2HO O2第9頁，共45頁。2022/8/4105.3.1 有機氯代物 二、多氯聯(lián)苯(1) 結(jié)構(gòu)PCBs

5、(Polychlorinated Biphenyls) PCBs全部異構(gòu)體有210個，目前已鑒定出102個商品名各異：PCBs美國的商品名為Aroclor；法國為Phenoclor；德國為Clophen；日本為Kenechlor；前蘇聯(lián)為Sovol等。5 6 6 5 3 2 2 3 4 4 1 1 多氯聯(lián)苯(1 m+n10) ClmCln 第10頁，共45頁。2022/8/4115.3.1 有機氯代物 二、多氯聯(lián)苯(2) 性質(zhì)高度穩(wěn)定耐酸、耐堿、耐腐蝕、抗氧化耐熱（10001400）絕緣性好難溶于水溶解度隨Cl原子數(shù)增加而降低第11頁，共45頁。2022/8/4125.3.1 有機氯代物 二、

6、多氯聯(lián)苯(3) 來源變壓器和電容器的絕緣流體熱傳導(dǎo)系統(tǒng)和水力系統(tǒng)中的介質(zhì)添加劑: 油漆、油墨增塑劑第12頁，共45頁。2022/8/4135.3.1 有機氯代物 二、多氯聯(lián)苯(4) 分布大氣：揮發(fā)性低，在大氣中含量少；水體：溶解度小，在水中含量少；沉積物：蒸汽壓小，溶解度小，故主要為吸附態(tài)，易被顆粒物吸附，多沉積在水體底泥.生物體：通過生物富集、食物鏈傳遞化學(xué)惰性，持久性污染物第13頁，共45頁。2022/8/4145.3.1 有機氯代物 二、多氯聯(lián)苯(5) 轉(zhuǎn)化光化學(xué)分解=280320nm紫外光C-Cl鍵斷裂，產(chǎn)生芳基自由基和氯自由基反應(yīng)產(chǎn)物與溶劑有關(guān)生物轉(zhuǎn)化第14頁，共45頁。2022/8

7、/415PCBs的光解第15頁，共45頁。2022/8/416環(huán)氧化物水解酶2,5,2,5-PCB 3,4-環(huán)氧化物H2O3,4-二氫二酚第16頁，共45頁。2022/8/4175.3.1 有機氯代物 二、多氯聯(lián)苯(6) 毒性植物：水中PCBs濃度0.11.0ug/L：引起光合作用減弱水中PCBs濃度10100ug/L：抑制水生植物的生長動物：鳥類吸收PCBs腎、肝損壞水中家禽的蛋殼厚度變薄對哺乳動物的肝臟異常癥狀（腺瘤、癌癥）人體：引起人體的皮膚潰瘍、痤瘡等第17頁，共45頁。2022/8/4185.3.1 有機氯代物 二、多氯聯(lián)苯(7) 控制與治理在環(huán)境中很難降解焚燒焚燒產(chǎn)物：多氯代二苯并

8、二惡英致癌物質(zhì)第18頁，共45頁。2022/8/4195.3.1 有機氯代物三、多氯代二苯并二惡英和多氯代二苯并呋喃目前已知毒性最大的有機氯化合物 OOClnPCDD Cln OPCDF2,3,7,8-TCDD毒性最強的化合物（即2,3,7,8-四氯二苯并二惡英） OOClClClCl1234678912346789多氯代二苯并二惡英多氯代二苯并呋喃選學(xué)第19頁，共45頁。2022/8/420典型污染物的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)6.1 自然界中的能量流動和物質(zhì)循環(huán)6.2 重金屬元素在各圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)6.2.1 汞6.2.2 砷6.3 有機污染物在各圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)6.3.1 有機氯代物6.3.2 多環(huán)

9、芳烴6.3.3 表面活性劑第20頁，共45頁。2022/8/4215.3.2 多環(huán)芳烴一、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：兩個或兩個以上苯環(huán)相連連接方式：稠環(huán)型非稠環(huán)型（聯(lián)苯、聯(lián)三苯）第21頁，共45頁。2022/8/422雙環(huán)PAHs萘聯(lián)苯第22頁，共45頁。2022/8/423三環(huán)PAHs蒽菲芴苊第23頁，共45頁。2022/8/424四環(huán)PAHs熒蒽芘屈苯并蒽第24頁，共45頁。2022/8/425四環(huán)PAHs苯并a芴苯并b芴第25頁，共45頁。2022/8/426五環(huán)PAHs苯并k熒蒽苯并a芘苝第26頁，共45頁。2022/8/427六環(huán)和七環(huán)PAHs苯并苝暈苯第27頁，共45頁。2022/8/428二、P

10、AHs的來源天然源生物合成森林、草原的天然火災(zāi)火山活動土壤PAHs本底值1001000 ug/kg地下水PAHs本底值0.0010.01 ug/L淡水湖泊PAHs本底值0.010.025 ug/L大氣中BaP0.10.5ng/m3第28頁，共45頁。2022/8/429二、PAHs的來源人為源礦物燃料的燃燒木材、紙和碳?xì)浠衔锏牟煌耆紵澄锏恼?、炒、烘烤、熏?9頁，共45頁。2022/8/430三、PAHs在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化大氣中的PAHs干、濕沉降進入土壤、水體及沉積物大氣、水體、土壤、沉積物中PAHs進入生物圈第30頁，共45頁。2022/8/431PAHS在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化第31頁，

11、共45頁。2022/8/432PAHs在紫外光照射下的光解和氧化苯并a芘醌苯并芘第32頁，共45頁。2022/8/433微生物降解苯并a芘羥基苯并芘第33頁，共45頁。2022/8/434PAHs的致癌性選學(xué)第34頁，共45頁。2022/8/435典型污染物的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)5. 1 自然界中的能量流動和物質(zhì)循環(huán)5.2 重金屬元素在各圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)5.2.1 汞5.2.2 砷5.3 有機污染物在各圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)5.3.1 有機氯代物5.3.2 多環(huán)芳烴5.3.3 表面活性劑第35頁，共45頁。2022/8/4365.3.3 表面活性劑在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化分子中同時具有親水基團和疏水基團的物質(zhì)疏

12、水基團含碳?xì)滏I的基團，性質(zhì)差別小親水基團差別大：分類（1）陰離子型（2）陽離子型（3）兩性（4）非離子型第36頁，共45頁。2022/8/437（1）陰離子型表面活性劑溶于水時，與憎水基相連的親水基團是陰離子羧酸鹽：肥皂 RCOONa磺酸鹽：烷基苯磺酸鈉硫酸酯鹽：硫酸月桂酯鈉磷酸酯鹽：烷基磷酸鈉第37頁，共45頁。2022/8/438（2）陽離子型表面活性劑溶于水時，與憎水基團相連的親水基團是陽離子有機胺的衍生物：季胺鹽（十六烷基三甲基溴化銨，具有消毒殺菌作用）第38頁，共45頁。2022/8/439陰陽兩種離子組成的表面活性劑分子結(jié)構(gòu)類似于氨基酸，在分子內(nèi)部形成內(nèi)鹽RNH2CH2CH2COO-（3）兩性表面活性劑第39頁，共45頁。2022/8/440（4）非離子表面活性劑親水基團為醚基和羥基脂肪醇聚氧乙烯醚脂肪酸聚氧乙烯酯烷基苯酚聚氧乙烯醚 第40頁，共45頁。2022/8/441表面活性劑的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)選學(xué)第41頁，共45頁。2022/8/442表面活性劑的來源、遷移與轉(zhuǎn)化來源：纖維、造紙、塑料、日用化工等，以廢水形式進入水體遷移：表面活性劑：親水基團，易溶于水，隨水遷移其他物質(zhì)：使其它不溶于水的物質(zhì)分散于水體，隨水遷移第42頁，共45頁。2022/8/443表面活性劑的生物降解甲基氧化氧化芳香族化合物的氧化脫磺化過程第43頁，共45頁。