土壤中的典型污染物及其修復(fù)技術(shù)

土壤中的典型污染物及其修復(fù)技術(shù)Page

1第1頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月典型環(huán)境污染物近年來，隨著人口急劇增長(zhǎng)和工業(yè)迅猛發(fā)展，環(huán)境問題日趨嚴(yán)重。導(dǎo)致環(huán)境問題的主要原因之一是環(huán)境中污染物的大量累積。環(huán)境中的典型污染物主要分為無機(jī)污染物和有機(jī)污染物兩大類，無機(jī)污染物主要是重金屬類污染物，有機(jī)污染物以持久性有機(jī)污染物（POPs）為主。第2頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月第一部分重金屬污染物密度大于4.5g/cm3的金屬稱為重金屬汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷等生物毒性顯著的重金屬人體毒害最大的有5種：鉛、汞、鉻、砷、鎘什么是重金屬？第3頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月重金屬中毒機(jī)理

生物機(jī)體中含巰基（-SH）的酶與外來重金屬的反應(yīng)：

（酶分子）（金屬配合物）破壞和中斷了某些正常的代謝進(jìn)程，引發(fā)中毒，這一過程與實(shí)驗(yàn)室里向含有重金屬離子的水溶液中通H2S，產(chǎn)生金屬硫化物沉淀相似。第4頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月1性質(zhì)、來源、分布與遷移液態(tài)金屬，易揮發(fā)；多價(jià)態(tài)、易轉(zhuǎn)換；有機(jī)汞的揮發(fā)性大于無機(jī)汞，有機(jī)汞中又以甲基汞和苯基汞的揮發(fā)性最大，濕度越大揮發(fā)越強(qiáng)；無機(jī)汞中以碘化汞揮發(fā)性最大，硫化汞最小;空氣中汞大部分吸附在顆粒物上；氣相汞的最后歸趨是進(jìn)入土壤和沉積物；在天然水體中，汞主要與水中存在的懸浮微粒相結(jié)合，最后沉降進(jìn)入水底沉積物。（1）性質(zhì)一汞第5頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月自然來源巖石風(fēng)化火山爆發(fā)地?zé)峄顒?dòng)（2）來源第6頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月化石燃料：熱電廠氯堿廠垃圾焚燒廠燃煤電廠是大氣中全球汞排放的最大源。人為來源第7頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月熒光燈管繼電器測(cè)壓計(jì)廢電氣開關(guān)廢電池溫度計(jì)人為來源第8頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)汞在環(huán)境中的分布

汞在巖石圈的濃度：0.03ug/g汞在土壤本底值：森林土壤0.029-0.10ug/g耕作土壤0.03-0.07ug/g汞在水體中濃度：河水1.0ug/L，海水0.3ug/L，雨水0.2ug/L

汞在大氣中本底值：0.5-5ng/m3

歐美國(guó)家：1~4ng/m3中國(guó)：西藏7.3ng/m3北京11ng/m3

貴陽2~11ng/m3

重慶7~25ng/m3

第9頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)汞在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化汞在環(huán)境中的主要存在形式：大氣：氣相汞形式，以單質(zhì)汞為主，含有少量的甲基汞湖泊：顆粒態(tài)的汞、甲基汞和可溶性離子態(tài)汞汞在生物體中的分布第10頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月土壤中汞形態(tài)分為：金屬汞、無機(jī)結(jié)合汞、有機(jī)結(jié)合汞無機(jī)汞：HgS、HgO、HgCO3、HgSO4、

HgCl2、Hg(NO3)2有機(jī)汞：甲基汞、土壤腐殖酸結(jié)合態(tài)汞、有機(jī)汞農(nóng)藥等土壤環(huán)境的Eh、pH決定著汞的存在形態(tài)，三價(jià)態(tài)相互之間的轉(zhuǎn)化反應(yīng)為：氧化作用：Hg0－－－Hg22++Hg2+歧化作用：Hg22+－－－Hg2++Hg0土壤微生物作用：Hg2+－－－Hg0(4)汞在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化第11頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月汞在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化①酶的轉(zhuǎn)化(厭氧條件)，②酸性環(huán)境，③堿性環(huán)境，④化學(xué)轉(zhuǎn)化(需氧條件)第12頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月2汞的甲基化汞的甲基化作用汞的環(huán)境污染問題之所以被人們所重視，不僅因?yàn)闊o機(jī)汞的毒性，更因無機(jī)汞在微生物的作用下，可轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的甲基汞，而甲基汞又可通過食物鏈在生物體內(nèi)逐級(jí)富集，最后進(jìn)入人體。所以無機(jī)汞的甲基化問題為研究者們廣泛關(guān)注。甲基鈷胺素均能與Hg2+（如雙醋酸汞）反應(yīng)生成甲基汞。無論在好氧條件還是在厭氧條件下，只要有甲基鈷胺素存在，在微生物作用下反應(yīng)就能實(shí)現(xiàn)汞的甲基化，故甲基鈷胺素是汞生物甲基化的必要條件。除汞的生物甲基化作用外，有人發(fā)現(xiàn)天然水中，在非生物的作用下，只要存在甲基給予體，汞也可被甲基化。Hg2+在乙醛、乙醇、甲醇作用下，經(jīng)紫外線照射作用可甲基化。第13頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月3汞的修復(fù)技術(shù)現(xiàn)代土壤修復(fù)技術(shù)按原理可大致分為物理修復(fù)法、化學(xué)修復(fù)法和生物修復(fù)法。物理修復(fù)技術(shù)主要有換土法、玻璃化修復(fù)法等?；瘜W(xué)修復(fù)技術(shù)可以按化學(xué)反應(yīng)類型分為：氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)和中和反應(yīng)。也可依據(jù)修復(fù)場(chǎng)所的不同分成原位修復(fù)和異位修復(fù)。生物修復(fù)法可植物修復(fù)法、微生物修復(fù)法，動(dòng)物修復(fù)法。第14頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)穩(wěn)定化法治理土壤汞污染化學(xué)修復(fù)法是通過引入化學(xué)添加劑的方法降低與修復(fù)土壤中有害重金屬的過程。目前可將汞轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定形態(tài)存在于土壤中的穩(wěn)定劑可大致分為以下幾類：（1）硫單質(zhì)及含硫化合物生成極難溶的硫化汞可看做是汞在土壤中的最終產(chǎn)物。（2）堿性物質(zhì)（酸鈣、氧化鈣等）提高土壤pH值，增強(qiáng)了土壤對(duì)汞的親和力；直接或間接的提供OH-，為HgO或Hg(OH)2等難溶物的生成提供條件。（3）磷酸鹽、鐵(錳)氧化物物料、層狀硅酸鹽礦物和有機(jī)質(zhì)等作為穩(wěn)定劑的課題也在不斷進(jìn)行中。第15頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月假單胞菌屬能夠降解甲基汞，也可以將Hg2

+

還原為金屬汞。汞的甲基化第16頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月二砷1砷的來源：據(jù)估計(jì)每年由自然原因釋放的砷約為8×106千克，而由人為活動(dòng)釋放到環(huán)境中的砷則高達(dá)24×106千克巖石礦物土壤的風(fēng)化火山噴發(fā)溫泉自然來源工業(yè)生產(chǎn)：冶煉、制藥化石燃料和薪材燃燒農(nóng)藥使用人為來源第17頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月1）自然砷；2）As3+簡(jiǎn)單硫化物和氧化物；3）As5+形成的砷酸根絡(luò)陰離子，與Fe、Cu、Pb、Zn等重金屬形成的礦物。4）As與S形成含硫鹽陰離子，并與Fe、Cu、Pb、Zn形成含硫鹽礦物。5）土壤顆粒的晶體結(jié)構(gòu)中6）土壤溶液中2砷的分布第18頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月3砷在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律砷以不同的形態(tài)存在于環(huán)境中，它們?cè)诓煌臈l件下通過發(fā)生生物轉(zhuǎn)化和非生物轉(zhuǎn)化形成砷的循環(huán)。這些轉(zhuǎn)化主要有三種形式：1）在酶或非酶催化下As（Ⅴ）和As（Ⅲ）的簡(jiǎn)單氧化還原反應(yīng)；2）生物甲基化產(chǎn)生甲基胂；3）生物合成復(fù)雜的有機(jī)胂化合物。第19頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月4砷的甲基化砷化合物可在厭氧細(xì)菌作用下被還原，然后與甲基作用，生成毒性很大的易揮發(fā)的二甲基胂和三甲基胂。二甲基胂和三甲基胂雖然毒性很強(qiáng)，但在環(huán)境中易氧化為毒性較低的二甲基胂酸。第20頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月砷在環(huán)境中轉(zhuǎn)化模式第21頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月5砷污染與健康慢性中毒：主要表現(xiàn)在肝硬變、肝腫大、末梢神經(jīng)炎和神經(jīng)衰弱癥，皮膚色素高度沉著和皮膚高度硬化。急性中毒：表現(xiàn)為咽干、口渴、流涎、持續(xù)嘔吐，劇烈腹痛，四肢痙攣，心力衰竭或尿閉，搶救不及時(shí)可導(dǎo)致死亡。第22頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月6修復(fù)方法化學(xué)方法：（1）鐵氧化法；（2）石灰鐵鹽中和法；（3）石灰鋁鹽中和法；（4）石灰鎂鹽中和法；（5）硫化法；（6）中和氧化法。物理方法：（1）離子交換法：去除率可達(dá)100%。通過水合鋯氧化物填充多孔樹脂、用海藻酸珠?！然}和氯化鐵溶液處理。（2）膜分離；（3）電解法；（4）吸附法生物方法：（1）微生物法；（2）植物除砷；（3）海洋生物除砷第23頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月三、鎘1鎘的來源自然界主要以硫化物形式存在于閃鋅礦中。鎘作為原料或催化劑用于生產(chǎn)塑料、顏料和試劑；用于鎘的抗腐蝕性及耐摩擦性，也是制造原子核反應(yīng)堆用控制棒材料之一。鎘不是人體必須元素，對(duì)人體有害，在自然界中含量很低，大氣中鎘含量一般不超過0.003μg/m3,水中不超過10μg/L，土壤中不超過0.5mg/kg。鎘對(duì)環(huán)境的污染主要是對(duì)土壤的污染。第24頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月鎘是一種重金屬污染物,鎘可通過土壤、水體、肥料、工礦粉塵等途徑進(jìn)入農(nóng)作物及農(nóng)作物的可食部分，進(jìn)而進(jìn)入食物鏈，可能威脅消費(fèi)者健康。鎘在腎中一旦累積到一定量，就可能損害泌尿系統(tǒng)。主要表現(xiàn)為近端腎小管功能障礙為主的腎損害，這并不致命，但可能會(huì)略微影響預(yù)期壽命2.重金屬鎘的危害第25頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月3鎘的遷移轉(zhuǎn)化1水體中膠體物質(zhì)對(duì)Cd的吸附作用(1)黏土礦物對(duì)Cd的吸附一種是離子交換吸附機(jī)制，即黏土礦物的微粒通過層狀結(jié)構(gòu)邊緣的羥基氫和－OM基中M+離子以及層狀結(jié)構(gòu)之間的M+離子，與水中的重金屬離子交換而將其吸附。這個(gè)過程也可用下式示意：AOH+Me2+

＝AOMe+H+(或M+)另一種機(jī)理是重金屬離子先水解，然后奪取黏土礦物微粒表面的羥基，形成羥基配合物而被吸附：Me2++nH2O＝Me(OH)n(2-n)++nH+AOH+Me(OH)n(2-n)+

＝AMe(OH)n+1(1-n)+

第26頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)水合金屬氧化物對(duì)Cd離子的吸附一般認(rèn)為，水合金屬氧化物對(duì)重金屬離子的吸附過程是重金屬離子在這些顆粒表面發(fā)生配位化合過程，可用下式表示：n≡AOH+Men+

＝(≡AO)n→Me+nH+(3)腐殖質(zhì)對(duì)Cd離子的吸附腐殖質(zhì)（Hum）微粒對(duì)重金屬離子的吸附，主要是通過它對(duì)金屬離子的螯合作用和離子交換作用來實(shí)現(xiàn)。腐殖質(zhì)的離子交換機(jī)理可用下式表示：第27頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月2.Cd的溶解和沉淀反應(yīng)

水體中Cd離子與相應(yīng)的陰離子生成硫化物、碳酸鹽等難溶化合物，大大限制了Cd污染物在水體中的擴(kuò)散范圍，使Cd主要富集于排污口附近的底泥中，降低了Cd離子在水中的遷移能力，在某種程度上可以對(duì)水質(zhì)起凈化作用。3.Cd的配合反應(yīng)

(1)羥基對(duì)Cd離子的配合作用

(2)氯離子對(duì)Cd離子的配合作用

(3)有機(jī)配位體與Cd離子的配合作用第28頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月4土壤中鎘的修復(fù)物理方法：排土、客土和深耕翻土；生物炭吸附化學(xué)方法：一是降低土壤鎘的溶解性，減少其生物毒性和在植物體內(nèi)的積累，如磷酸鹽，石灰、硅酸鹽；二是利用酸性化學(xué)物質(zhì)或某些螯合劑增加土壤鎘的移動(dòng)性，通過灌溉或降水將表土層的鎘淋洗到底土層，使耕作土壤得到凈化。生物方法：利用某些特定的動(dòng)植物和微生物可以較快地吸走或降解土壤中的污染物達(dá)到凈化土壤的目的。第29頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月四、鉛土壤中的鉛主要以Pb(OH)2、PbCO3、PbSO4的固體形式存在，土壤溶液中可溶性鉛含量很低，Pb2+也可以置換黏土礦物質(zhì)上吸附的Ca2+,因此在土壤中很少移動(dòng)。

1、土壤中鉛的主要存在形式第30頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月2鉛的來源土壤中的鉛主要有兩個(gè)方面的來源,一是自然來源,二是非自然來源。自然來源是指火山爆發(fā)、森林火災(zāi)等自然現(xiàn)象釋放到環(huán)境中的鉛。非自然來源是指人類活動(dòng),主要是指工業(yè)和交通等方面的鉛排放。鉛的人為排放是造成當(dāng)今世界鉛污染的主要原因。第31頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月主要人為來源礦產(chǎn)開采、冶煉、加工排放的廢氣、廢水、廢渣煤和石油燃燒過程中排放的飄塵電鍍工業(yè)廢水 塑料、電池、電子工業(yè)排放的廢水燃料、化工制革工業(yè)排的廢水汽車尾氣第32頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月3鉛對(duì)人體的危害鉛是人體不需要的微量元素，它是一種穩(wěn)定的不可降解的污染物，在環(huán)境中可長(zhǎng)期積累。造成慢性鉛中毒的主要原因是環(huán)境污染。長(zhǎng)期接觸微量鉛的人，積蓄的鉛能阻礙血細(xì)胞的形成，導(dǎo)致人的智力下降，學(xué)習(xí)、工作成績(jī)低落；蓄積到一定程度時(shí)會(huì)使人出現(xiàn)精神障礙、噩夢(mèng)、失眠、頭痛等慢性中毒癥狀；嚴(yán)重者還可有乏力、食欲不振、惡心、腹脹、腹痛或腹瀉等。鉛還可通過血液進(jìn)入腦組織，損害小腦及大腦皮層，干擾代謝活動(dòng)，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)與氧氣供應(yīng)不足，引起腦小毛細(xì)血管內(nèi)皮層細(xì)胞腫脹，進(jìn)而發(fā)展為彌漫性腦損傷。第33頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）物理方法換土法：把受污染的土壤替換成未被污染的土壤隔離法：向土壤中加入固化劑，使土壤中的鉛被固定住，防止因?yàn)殂U的遷移而對(duì)附近土壤造成污染淋濾法：使用淋洗劑清洗受污染的土壤，使土壤中的污染物隨淋洗劑流出玻璃化法：將受污染的土壤加熱使之熔化，冷卻后能形成穩(wěn)定的玻璃態(tài)物質(zhì)，受土壤中的污染物能有效地被固定電化學(xué)法：在受污染的土壤中加入陰陽2個(gè)電極，利用鉛離子的帶電性，將土壤中的鉛離子去除，并且能達(dá)到回收的目的吸附固定法：向受污染的土壤中加入一種材料，將土壤中有效態(tài)的鉛離子吸附并且能夠固定3鉛污染的修復(fù)第34頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）化學(xué)方法化學(xué)固定法：在受污染的土壤中加入化學(xué)試劑，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低鉛在土壤中的有效性和遷移性，如鈣鎂磷肥螯合劑調(diào)節(jié)法：向受污染的土壤中加入螯合劑，螯合劑與土壤中的鉛離子發(fā)生反應(yīng)，增強(qiáng)了鉛在土壤中的有效性土壤pH控制法：通過調(diào)節(jié)土壤中的pH值來調(diào)節(jié)鉛離子的有效性和遷移性土壤氧化還原電位調(diào)節(jié)法：通過調(diào)節(jié)電位值來改變鉛離子在土壤中的活性（3）生物方法微生物修復(fù)法：如，蚯蚓植物修復(fù)法：由于鉛具有較高的負(fù)電性，被認(rèn)為是弱酸，易與土壤中的有機(jī)質(zhì)和鐵錳氧化物等形成共價(jià)鍵，不易被植物吸收,所以目前已見報(bào)道的鉛超積累植物并不多，而且主要都是在鉛鋅礦區(qū)發(fā)現(xiàn)的第35頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月五鉻1鉻的來源鉻是銀白色金屬，質(zhì)硬而脆。鉻廣泛存在于自然界，其自然來源主要是巖石風(fēng)化，大多呈三價(jià)；人為污染來源主要是金屬冶煉、電鍍、制革等工業(yè)廢水、廢氣和廢渣。工業(yè)廢水中主要是六價(jià)鉻的化合物，常以鉻酸根離子存在。煤和石油燃燒的廢氣中含有顆粒態(tài)鉻。第36頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月2鉻在土壤中存在的形態(tài)鉻在土壤中主要以六價(jià)鉻Cr（Ⅵ）和三價(jià)鉻Cr（Ⅲ）兩種穩(wěn)定價(jià)態(tài)存在。三價(jià)鉻主要以Cr3+形式存在，六價(jià)鉻多溶于水中，主要以HCrO4-和CrO42-兩種形態(tài)存在，其活性低但毒性強(qiáng)，而三價(jià)鉻活性高毒性小。在熱力學(xué)上六價(jià)鉻離子比較穩(wěn)定，在動(dòng)力學(xué)上三價(jià)鉻離子比較穩(wěn)定，隨著土壤中的有機(jī)質(zhì)含量、土壤質(zhì)地、氧化還原電位、pH值等因素的變化，這兩種價(jià)態(tài)的鉻離子可以相互轉(zhuǎn)換。如六價(jià)鉻在厭氧條件下可還原為三價(jià)鉻。三價(jià)鉻的鹽類可在中性或弱堿性的水中水解，生成不溶于水的氫氧化鉻而沉入水底。第37頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月3鉻的危害環(huán)境中三價(jià)鉻與六價(jià)鉻會(huì)互相轉(zhuǎn)化，所以近年來傾向于用鉻的總含量，而不是用六價(jià)鉻含量來規(guī)定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。三價(jià)和六價(jià)鉻對(duì)人體都有害，六價(jià)鉻的毒性比三價(jià)鉻要高100倍，是強(qiáng)致突變物質(zhì)，可誘發(fā)肺癌和鼻咽癌。三價(jià)鉻有致畸作用。鉻渣(含鉻固體廢物)已成為鉻污染的重要環(huán)境問題，亟待有效解決。第38頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月4鉻污染土壤修復(fù)技術(shù)治理方法：一是改變鉻在土壤中的存在形態(tài)，將六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻，降低其在環(huán)境中的遷移能力和生物可利用性；二是將鉻從被污染土壤中徹底的清除。（1）化學(xué)固定化方法

將被鉻污染的土壤與某種粘合劑混合（也可以輔以一定的還原劑，用于還原六價(jià)鉻），通過粘合劑固定其中的鉻，使鉻不再向周圍環(huán)境遷移。（2）化學(xué)還原法

利用鐵屑、硫酸亞鐵或者其他的一些容易得到的化學(xué)還原劑（也可以輔以一定的粘合劑）將六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻，形成難溶的化合物，從而降低鉻在環(huán)境中的遷移性和生物可利用性，從而減輕鉻污染的危害。

第39頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）植物修復(fù)技術(shù)

原理：指利用植物及其根際圈微生物體系的吸收、揮發(fā)、轉(zhuǎn)化和降解的作用機(jī)制來清除環(huán)境中污染物質(zhì)。

（4）微生物修復(fù)技術(shù)

利用原土壤中的土著微生物或向污染環(huán)境補(bǔ)充經(jīng)過馴化的高效微生物，在優(yōu)化的操作條件下，通過生物還原反應(yīng)，將六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻，從而修復(fù)被污染土壤。

第40頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月第二部分

POPsPOPs的定義和物質(zhì)類別

持久性有機(jī)污染物，

PersistentOrganicPollutants，

具有以下特性的有機(jī)污染物：環(huán)境持久性：在大氣、水、土壤中半衰期較長(zhǎng),不易分解生物累積性：通過食物鏈在生物體內(nèi)累積濃縮并最終傳遞到人體遠(yuǎn)距離遷移性：影響區(qū)域和全球環(huán)境潛在毒性：對(duì)人體和生態(tài)系統(tǒng)具有長(zhǎng)期潛在毒性危害

第41頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月一、多氯聯(lián)苯(PCBs)多氯聯(lián)苯(PCBs)PCBs曾被作為熱交換劑、潤(rùn)滑劑、變壓器和電容器內(nèi)的絕緣介質(zhì)、增塑劑，以及阻燃劑等重要的化工產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于電力工業(yè)、塑料加工業(yè)、化工和印刷等領(lǐng)域。PCBs是目前國(guó)際上關(guān)注的12種持久性有機(jī)污染物(POPs)之一。第42頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月1多氯聯(lián)苯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)PCBs是一組由二個(gè)以上氯原子取代聯(lián)苯分子中氫原子而形成的氯代芳烴,共有210個(gè)異構(gòu)體。第43頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月PCBs的一般性質(zhì)形態(tài)純化合物為晶體，混合物為油狀液體；一般工業(yè)產(chǎn)品均為混合物；低氯代物呈液態(tài)，流動(dòng)性好。隨著氯原子數(shù)增加，粘稠度增大。具有良好的化學(xué)惰性耐酸、耐堿、耐腐蝕和抗氧化、對(duì)金屬無腐蝕。具有良好的耐熱性加熱到1000-1400℃才完全分解。不可燃性除一氯、二氯代物外，均為不可燃物質(zhì)低蒸氣壓、高介電常數(shù)和高絕緣性等優(yōu)點(diǎn)。第44頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月2PCBs的來源與分布（1）來源PCBs曾被廣泛用于工業(yè)和商業(yè)等方面。PCBs被應(yīng)用已有幾十年的歷史。1930年開始商業(yè)生產(chǎn)我國(guó)于1965年開始生產(chǎn)多氯聯(lián)苯，大多數(shù)廠于1974年底停產(chǎn)，到80年代初國(guó)內(nèi)基本已停止生產(chǎn)PCBs，估計(jì)歷年累計(jì)產(chǎn)量近萬噸。第45頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）分布PCBs在環(huán)境樣品中廣泛分布。PCBs由于揮發(fā)性低的，辛醇/水分配系數(shù)高,在大氣和水中含量較低。大氣中小于10ng/L,水中小于2ng/L。PCBs易被顆粒物所吸附，在廢水流入河口附近的沉積物中，PCBs含量可高達(dá)2000－5000μg/kg。第46頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月水體的PCBs極易被顆粒物所吸附，成為沉積物。近年來PCBs的使用量大大減少，但沉積物中的PCBs仍然是今后若干年內(nèi)食物鏈污染的主要來源。由于化學(xué)惰性而成為環(huán)境中的持久性污染物。它在環(huán)境中的主要轉(zhuǎn)化途徑是光化學(xué)分解和生物轉(zhuǎn)化。PCBs污染最初是在赤道到中緯度地區(qū)，目前在北極地區(qū)都發(fā)現(xiàn)了PCBs的“足跡”。3PCBs在環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化第47頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月PCBs在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化PCBs在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化降解非常緩慢光化學(xué)分解Safe等人研究了PCBs在波長(zhǎng)280－320nm的紫外光下的光化學(xué)分解及其機(jī)理，認(rèn)為由于紫外光的激發(fā)使碳氯鍵斷裂，而產(chǎn)生芳基自由基和氯自由基。

第48頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月微生物轉(zhuǎn)化從單氯到四氯代聯(lián)苯均可被微生物降解，高取代的多氯聯(lián)苯不易被生物降解。理論上PCBs（含高取代）通過無氧－有氧聯(lián)合處理有可能完全降解成CO2、H2O和氯化物等。實(shí)際環(huán)境中PCBs的生物轉(zhuǎn)化速度很緩慢，因此PCBs的污染難以從根本上消除，它的污染會(huì)給整個(gè)生態(tài)環(huán)境帶來長(zhǎng)期影響。第49頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月

在動(dòng)物體內(nèi)通過代謝作用的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化速率隨分子中氯原子的增多而降低。含4個(gè)氯以下的低氯代PCBs幾乎都可被代謝為相應(yīng)的單酚，或二酚。含5氯或六氯PCBs同樣可被氧化為單酚，但速度相當(dāng)慢。含7個(gè)氯以上的高氯PCBs則幾乎不被代謝轉(zhuǎn)化。第50頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月4PCBs的毒性與效應(yīng)對(duì)水生植物的效應(yīng)PCBs10－100μg/L時(shí)，抑制水生植物的生長(zhǎng)；PCBs0.1-1.0μg/L時(shí)，引起光合作用減少。對(duì)各種動(dòng)物的效應(yīng)大多數(shù)魚種對(duì)PCBs都很敏感。鳥類吸收PCBs后可引起腎、肝的擴(kuò)大和損壞，內(nèi)部出血，脾臟衰弱等。PCBs可使水中的家禽的蛋殼厚度變薄。PCBs對(duì)哺乳動(dòng)物的肝臟可誘導(dǎo)腺瘤及癌癥的發(fā)展。對(duì)人體的效應(yīng)引起皮膚潰瘍、痤瘡、囊腫及肝損傷、白細(xì)胞增加等；致癌；通過母體轉(zhuǎn)移給胎兒致畸。第51頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月5PCBs的處理由于PCBs在環(huán)境中很難降解，污染控制與治理也很困難。處理方法封存焚燒生物降解法化學(xué)處理法（金屬還原，氫化法，硫化法等）目前焚燒較常用的處理方法，但由于焚燒時(shí)易二次污染物（多氯代二苯并二噁英，是目前公認(rèn)的強(qiáng)致癌物質(zhì)）。第52頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月1．多環(huán)芳烴(PAHs)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（1）結(jié)構(gòu)PAHs是指兩個(gè)以上苯環(huán)連在一起的化合物。非稠環(huán)型(聯(lián)苯，聯(lián)多苯)苯環(huán)與苯環(huán)之間各由一個(gè)碳原子相連，如聯(lián)苯、聯(lián)三苯等；稠環(huán)型兩個(gè)碳原子為兩個(gè)苯環(huán)所共有，如萘、蒽、菲等。萘、蒽、菲是煤焦油的重要成分二多環(huán)芳烴（PAHs）第53頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月第54頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月第55頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)與苯并不完全相同，按其性質(zhì)可分為下列幾種：①具有稠合多苯結(jié)構(gòu)的化合物三亞苯、二苯并[e,i]芘、四苯并[a,c,h,j]蒽等，具有與苯相似的化學(xué)性質(zhì)。第56頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月②呈直線排列的多環(huán)芳烴如蒽、丁省、戊省，它們具有較活潑的化學(xué)性質(zhì)，反應(yīng)活性隨著環(huán)的增加而增強(qiáng)。第57頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月③成角狀排列的多環(huán)芳烴反應(yīng)活性比相應(yīng)的成直線排列的同分異構(gòu)體小。第58頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月2多環(huán)芳烴的來源與分布(1)天然源陸地植物(如煙草、胡蘿卜)、水生植物和微生物的生物合成；森林、草原的天然火災(zāi)，以及火山活動(dòng)。(2)人為源化學(xué)工業(yè)污染源交通運(yùn)輸污染源垃圾焚燒與失火生活污染源食品制作第59頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月3PAHs對(duì)人體的毒性PAHs在環(huán)境中的存在雖然是微量的,但其不斷地生成、遷移、轉(zhuǎn)化和降解,并通過呼吸道、皮膚、消化道進(jìn)入人體,極大地威脅著人類的健康.化學(xué)致癌作用某些城市飲用水中存在蒽、ＢａＰ、熒蒽、苯并(ｂ)熒蒽、一甲基萘、菲、芘、茚并芘等都具有致突變作用.第60頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月4多環(huán)芳烴在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化大氣中的PAHs總是和各種類型的固體顆粒物及氣溶膠結(jié)合在一起。大氣中PAH通過干、濕沉降進(jìn)入土壤和水體以及沉積物中，并進(jìn)入生物圈。大氣中PAH的分布、滯留時(shí)間、遷移、轉(zhuǎn)化、進(jìn)行干、濕沉降等都受其粒徑大小、大氣物理和氣象條件的支配。在較低層的大氣中直徑小于1μm的粒子可以滯留幾天到幾周，而直徑為1-10μm的粒子則最多只能滯留幾天，第61頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月

PAHs的光降解與微生物降解多環(huán)芳烴在紫外光(300nm)照射下很易光解和氧化夏季數(shù)小時(shí)內(nèi)可以降解冬季降解時(shí)間為數(shù)日多環(huán)芳烴在沉積物中的消除途徑主要靠微生物降解第62頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月三二噁英多氯代二苯并二噁英(PCDD)和多氯代二苯并呋喃(PCDP)1PCDD和PCDP的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（1）結(jié)構(gòu)PCDD與PCDP是目前已知的毒性最大的有機(jī)氯化合物。異構(gòu)體數(shù): PCDD75種, PCDP135種第63頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月1PCDD和PCDP的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（2）性質(zhì)PCDD和PCDF的不同異構(gòu)體的毒性相差很大2,3,7,8－TCDD（二噁英）是已知的有機(jī)物中毒性最強(qiáng)的化合物，毒性是氰化甲的1000倍。具有相對(duì)穩(wěn)定的芳香環(huán)，穩(wěn)定性、親脂性、熱穩(wěn)定性強(qiáng)對(duì)酸、堿、氧化劑和還原劑的抵抗能力隨分子中鹵素含量的增加而加大第64頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月2PCDD和PCDF的來源與分布PCDD和PCDF主要是在某些物質(zhì)的生產(chǎn)、冶煉、燃燒及使用和處理過程中進(jìn)入環(huán)境。（1）自然性突發(fā)過程火山爆發(fā)、森林火災(zāi)、含氯有機(jī)物受自然光線的照射（2）化工生產(chǎn)過程苯氧酸的生產(chǎn)。主要作森林除草劑，其中含有0.02-5μg/g的2,3,7,8-TCDD異構(gòu)體。氯酚的生產(chǎn)。PCDD和PCDF是氯酚生產(chǎn)中的副產(chǎn)物。多氯聯(lián)苯(PCBs)產(chǎn)品紙漿的氯氣漂白過程（3）焚燒過程城市固體垃圾、含氯化合物的焚燒以獲取能源或材料為目的的工業(yè)燃燒、冶煉爐窯家庭中以煤、木材為燃料的民用生活爐機(jī)動(dòng)車輛燃料燃燒過程第65頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月3PCDD和PCDF在環(huán)境中的遷移地表徑流及生物體富集是水體中PCDD和PCDF的重要遷移方式。魚體對(duì)TCDD的生物濃縮系數(shù)為5400－33500。4PCDD和PCDF在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化光化學(xué)分解是PCDD和PCDF在環(huán)境中轉(zhuǎn)化的主要途徑。PCDD是高度抗微生物降解的物質(zhì)，僅有5％的微生物菌種能夠分解TCDD，其微生物降半解衰期為230－320d。第66頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月5TCDD在動(dòng)物／人體中的代謝TCDD在動(dòng)物體內(nèi)的代謝很慢，其半衰期為13－30d。日本米糠油事件18個(gè)月后，病人體內(nèi)的PCDF的大多數(shù)異構(gòu)體已在采樣期間消化和排泄掉；但最有毒的2,3,7,8－TCDD排泄非常慢，11年后仍可檢測(cè)到。可進(jìn)入乳汁和血液中引起遺傳學(xué)指標(biāo)改變先天形態(tài)學(xué)異常兒增多細(xì)胞染色體畸變率增高（美軍在南越使用除莠劑的致突變致癌、致畸）引起慢性中毒第67頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月1化學(xué)淋洗修復(fù)2化學(xué)固定修復(fù)3化學(xué)氧化修復(fù)4微生物修復(fù)5植物修復(fù)四有機(jī)污染物的修復(fù)技術(shù)第68頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月1化學(xué)淋洗修復(fù)借助