污染物的转化与效应

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1、第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应人体内毒物被吸收、分布和排泄的主要途径呼 吸 摄 吸出 入 入 收肺和肺泡 胃肠道 皮肤胆汁 肝 排泄物（粪）血液和淋巴系统骨 肾、膀胱脂肪毒物贮存 尿第一节 重金属元素(Element of Heavy Metal)重金属是具有潜在危害的重要污染物。重金属元素一般是指对生物有显著毒性的 元素。重金属的污染特点(Pollution Characteristic)：1、形态多变；2、金属有机态的毒性大于金属无机态；3、价态不同毒性不同；4、金属羰基化合物常常剧毒；5、迁移转化形式多；重金属的污染特点：6、重金属的物理化学行为多具有可逆性 ； 7、在水体

2、中的迁移以悬浮物和沉积物为主要载体；8、产生毒性效应的浓度范围低；9、生物摄取重金属是积累性的；10、对人体的毒害是积累性的。重金属中毒机理生物机体中含巯基（-SH）的酶与外来重金 属的反应：（酶分子） （金属配合物）破坏和中断了某些正常的代谢进程，引发 中毒，这一过程与实验室里向含有重金属离子 的水溶液中通H2S，产生金属硫化物沉淀相似。 一种药物解毒的方法 例如:EDTA、二巯基丙醇 等对重金属有强烈亲合力，并与之形成 溶解度较大的化合物后排除体外。一、汞 (Mercury)1、环境中汞的来源、分布与迁移2、水俣病和汞的甲基化3、甲基汞脱甲基化与汞离子还原4、汞的生物效应CH3CoB12

3、+ Hg2+ + H2O H2OCoB12 + CH3Hg+水合钴氨素 FADH2 FAD+2H+o3+ Co+B12 B12CH3HgCH3 Hg2+和CH3Hg+ THFACH3CH3CoB122CH3HgCl + H2S (CH3Hg)2S + 2HCl(CH3Hg)2S (CH3)2Hg + HgS 这一过程可使不饱和的甲基金属完全甲基化一甲基汞可因氯化物浓度和pH值不同而 形成氯化甲基汞或氢氧化甲基汞：CH3Hg+ + Cl- CH3HgClCH3HgCl + H2O CH3HgOH + Cl- + H+甲基汞脱甲基化与汞离子还原CH3Hg+ + 2H Hg + CH4 + H+Hg

4、Cl2 + 2H Hg + 2HCl甲基汞能与许多有机配位体基团结 合，如-COOH、-NH2、-SH、-OH等二、砷 (Arsenic) 砷的化学性质与磷相似砷的三种主要生物化学效应（1）蛋白质的凝固（2）与辅酶的络合（3）对ATP合成的抑制1、砷在环境中的来源与分布（天然源和人为 源）2、砷在环境中的迁移与转化3、砷的毒性与生物效应砷的甲基化 (Methylation of Arsenic)三价无机砷毒性高于五价砷溶解砷比不溶性砷毒性高第二节 有机污染物 (Organic Pollutant)有机蒸汽毒物 烃类： 甲烷、乙烯、丁烷、丁二烯、二 氯乙烷醛酮类：甲醛、丙酮芳烃： 甲苯、乙苯、对

5、氯二苯（防虫剂）其他： 卤代烃、醇、酸、过氧乙酰基硝酸酯（PAN ）烟 雾 (Smog)某种呈气溶胶状态的物质空气中含有大量固态或液态的悬浮粒子， 与承载它们的空气介质（气体成分）组成气溶 胶体系。 危害性：引发酸雨、地面积尘、器物腐蚀、人体疾病。著名的美国洛杉矶和英国伦敦烟雾导致多 人死亡。甲 醛 具刺激性，溶于水和醇，重要的工业 原料之一。此外， 汽车尾气在紫外线照射下 产生甲醛， 是大气光化学烟雾的组成之一 。40甲醛（福尔马林）作杀菌剂、防腐剂，甲醛化工业原料吊白粉（含甲醛次硫酸钠）工业上作还原剂。甲醛进入人体后，体内的甲醛在骨髓造血组织中被富集，通过去甲基作用和葡萄糖醛酸反应而将其转

6、化，解毒。而对先天、后天解毒能力不足者，诱使白血病、骨髓异常增生综合症等发生。苯、甲苯、二甲苯属挥发性有机化合物（VOCS）石油加工产 物。汽油含苯 2.3% - 6.0%，甲苯 4.6%，二甲 苯 9.9%；此外，染料、香料、医药、炸药、合成树脂 、纤维、合成洗涤剂中广泛用作溶剂。可通过呼 吸（或皮肤渗入）进入人体。低剂量、长期吸入苯引起慢性中毒，表现为 造血机能障碍。血小板减少、贫血、白血病、神 经衰弱、皮疹等。苯还是一种致癌物，能诱发人 的染色体畸变。当空气种苯的浓度达24mg/m3时 ，可在30min内致人死亡。甲苯毒性略低，二甲苯比甲苯和苯具有更强 的毒害神经的效应。 一、有机卤代物

7、 (Organohalogenated Compounds)、卤代烃 (Halogenated Hydrocarbon)主要对大气污染有贡献。大气中 的转化引起温室效应和大气臭氧层的 破坏。一氯甲烷（CH3Cl）代表性的卤代烃：天然源主要来自海洋，人为源主要来自城市 汽车尾气和聚氯乙烯塑料、农作物等废物的燃烧 。 代表性的卤代烃：氟里昂： 11(CCl3F)，12-(CCl2F2)，22-(CHF2Cl) 除火山爆发有少量释放外，主要是制冷剂、 飞机推动剂、塑料发泡剂等，它们已在大气 对流层中大量积累。 如，美国化工学会根据总产量计算出它们每年 的排放中量为2.7105t和3.9105t。它们

8、在对流 层中不被分解，进入平流层后对臭氧层产生破 坏作用。四氯化碳（CCl4） 人为排放，工业溶剂、灭火剂、干洗 剂、氟里昂的主要原料。代表性的卤代烃：多氯联苯（PCBs）一组由多个氯原子取代联苯分子中氢原 子而形成的氯代芳烃类化合物。理化性质稳定，耐酸、碱，耐腐蚀抗氧 化，耐热绝缘性好，用途广泛，已有40余年 的使用历史，已成为全球污染物，引起广泛 的关注。代表性的卤代烃：多氯联苯在环境中的迁移和转化 (Transportation and Transformation of Polychlorinated Biphenyles in Environment)转化途径主要是光化学分解和生物降

9、解。毒性和效应(Toxicity and Effect)：抑制水生生物的生长，改变物种的 群落结构和自然海藻的总体组成；动物 对其很敏感。环境治理困难，目前唯一的方法是 焚烧，但又造成二次污染。二、多环芳烃(PAH) (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons)（1）结构和性质（2）来源和分布（3）在环境中的迁移和转化具有稠合多苯结构，呈直线排列的 多环芳烃化学性质活泼，成角状的多 环芳烃，反应活性较小。结构和性质：释放到大气中的 PAH 存在于固体 颗粒物和气溶胶中；随石油污染物进入水体或土壤中 的PAH 可参与光化学降解和微生物降 解。三、表面活性剂 (Surfac

10、tant) 表面活性剂是分子中同时存在亲水性 和疏水性基团的物质。它能显著地改变液体表面张力或两相 间界面的张力，具有良好的乳化或破乳； 润湿、渗透或反润湿；分散或凝聚；起泡 、稳泡和增溶等作用。1、表面活性剂分类：阴离子表面活性剂阳离子表面活性剂两性表面活性剂非离子表面活性剂2、表面活性剂的结构和性质表面活性剂的性质依赖于化学结构， 即表面活性剂分子中亲水基团的性质及在 分子中的相对位置，分子中亲油基团（即 疏水基团）的性质等对其化学性质也有明 显影响。（1）表面活性剂的亲水性（2）表面活性剂亲水基团的相对位置对其性质 的影响（3）表面活性剂分子大小对其性质的影响（4）表面活性剂疏水基团对其

11、性质的影响3、表面活性剂的来源、迁移和转化表面活性剂是水体中主要污染物，长 期分散在水中，水中产生大量的泡沫， 难降解；促进水中难降解的有机污染物 分散，增加水处理的难度；含有聚磷酸 盐作为增净剂，引起水体富营养化。4、表面活性剂的降解表面活性剂进入水体后，主要靠微生物 降解来消除。（1）甲基氧化（2）氧化（3）芳香族化合物的氧化（4）脱磺化过程5、表面活性剂对环境的污染与效应（1）使水的感观状况受到影响；（2）使废水中含有大量的磷；（3）表面活性剂可促进不溶性有机物的 乳化、分散，增加废水处理的困难；（4）阳离子表面活性剂具有一定的杀菌 能力，在浓度高时，可能破坏水体微生物 的群落。持久性有

12、机污污染物（毒物）Persistent Organic Pollutants(POPS)POPS包括艾氏剂（六氯六氢二亚甲基萘）氯丹（八氯六氢亚甲茚）狄氏剂和异狄氏剂（互为立体异物）（六氯环氧 八氢二亚甲基苯）滴滴涕（双对氯苯基三氯乙烷）七氯（七氯化茚）六氯苯天蚁灵（十二氯八氢化1，3，4 甲桥2H 环丁并cd戊搭烯） 毒杀芬（氯化莰烯） 多氯联苯二噁英（多氯二苯并对二噁英PCDDS）（多氯二苯并呋喃PCDFS）POPS包括12种污染物中，9种杀虫剂（7 种被POPS公约禁用，滴滴涕仍可用 ，但已被严格控制使用），其余六 氯苯和两种二噁英限制环境排放量 为最低标准，而多氯联苯在2025年 前将被禁用。POPS的结构、毒性POPS的特点：含氯有机物，氯活泼，参与 众多反应，氯原子又能起增强分 子稳定性和持久性的作用，使其更 可能在生物中积累。