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1、第二章 环境污染物在生态系统中的行为第一节 环境污染基本概念第二节 污染物在环境中的迁移与转化第三节 污染物在生物体内转运和转化第四节 生物污染对环境的影响,1,第一节 环境污染基本概念 一、环境污染及其类型 1、环境污染环境污染（Environmental Pollution）： 指有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统结构与功能发生变化，对人类以及其它生物的生存和发展产生不利影响的现象。 在通常情况下，环境污染主要指人类活动引起环境质量的下降，而有害于人类及其它生物的正常生存和发展的现象。,2,2、环境污染的类型大气污染、水体污染和土壤污染（按环境要素）；生物污染、
2、化学污染、物理污染（按污染物的性质）； 废气污染、废水污染、固体废弃物污染、辐射污染和噪声污染（按污染物的形态）；生产和生活污染，如工业污染、农业污染和交通污染等（按污染物产生的原因）。,3,二、环境效应环境污染不仅可使环境结构和功能发生变化，还可由这些变化衍生出多种环境效应。其中： 1、环境生物效应环境诸要素变化而导致生态系统变化的效果。如:现代大型水利工程，使鱼、虾、蟹等水生生物的繁殖受到不同程度的影响。 工业废水大量排入江河、湖泊和海洋，也会使鱼、贝类等水生生物受到严重危害。 对森林的滥砍滥伐，不仅会造成水土流失、增加干旱、风沙等灾害，而使农业减产、城市受害，而且还会使鸟类、野生动物的栖
3、息场所缩减，影响它们的繁衍，增多虫害等等。,4,2、环境化学效应在各种环境条件的影响下，物质之间的化学反应所引起的环境效果。如：环境酸化:主要是酸雨造成的地面的水体和土壤的酸度增大，使农业和渔业减产。环境盐碱化:主要是由于大量的可溶性盐、碱类物质在水体和土壤中长期积累而造成，这种效应能使农作物因生长受阻而造成减产，还会导致土壤和地下水的质量降低。,5,3、环境物理效应 环境物理作用引起的环境效果。 （1）温室效应：大气中CO2不断增加，吸收红外光而使地球温度升高的现象。是由于矿物的燃烧破坏了大气中CO2的产生和吸收自然平衡。 （2）热岛效应：城市的气温高于周围一带（郊区）的现象。原因1）城市和
4、工业区固体燃料的燃烧，放出大量的热量；2）城市的建筑群和街道的辐射热量。,6,7,（3）噪声、地面沉降噪声与振动主要是由工矿企业的机器和交通道路的车辆造成的。噪声与振动不仅会干扰人的思维活动和工作休息，而且还对人体健康有很大的危害，对人听觉系统、神经系统、内分泌系统都有影响。另外，地处平原的大城市，由于过量开采地下水，就会引起地面下沉。,8,三、污染源通常指向环境排放有害物质或对环境产生有害影响场所、设备和装置，是造成环境污染的污染物发生源。1、天然污染源：自然界自行向环境排放有害物质或造成有害影响有场所，如活动火山。2、人为污染源：指人类在生产活动过程中所形成的污染源。 其中:,9,其中分：
5、 （1）工业污染源工业生产过程中，通过排放废气、废水、废渣和废热污染大气、土壤和水体， 还可产生噪声、振动、核辐射危害环境，是工业污染源。 （2）农业污染源若不合理的施肥和农药使用会破坏土壤结构和自然生态系统，是农业污染源。,（3）生活污染源人类消费活动所产生的废水、废气和废渣对污染的环境，是生活污染源。主要由人口密集的城市造成。1）煤炉，消耗能源排出废气造成大污染。2）排出生活污水造成水体污染。生活污水中可能含有有机物、洗涤剂、氯化物和一些致病菌、病毒和寄生。3）生活垃圾如废纸、废塑料、厨房垃圾、装饰垃圾等。,11,（4）交通污染源1）交通运行过程中会产生的噪声和引起的振动；以及汽车运行过程
6、中会产生尾气，含CO、NOx、SO2、铅化合物、苯并芘等有毒物质；2）在运载有毒有害物质过程中有害物质的泄漏；3） 清洗车体、船体时会产生的扬尘和污水等，都对周围环境都会产生污染。,12,四、污染物1、污染物: 指进入环境后能使环境的结构、状态和性质发生变化、直接或间接有害于人类生存和发展的物质。若按污染物的来源分：1）自然污染物：如火山释放的SO2、尘埃等。2）人为污染物：是人类在生产和生活过程中产生的不为人类利用的物质和能量。 特点：其形成与产生主要取决于科学技术水平、工艺设备、生产管理以及人们的环境意识等多方面的因素。可分为：生产性污染物和生活性污染物。,13,其中又分为：1）按环境要素
7、分：大气、水体、土壤和生物污染物。2）按污染物的形态分：气体、液体和固体污染物。3）按污染物的性质分：化学、物理和生物污染物。化学污染物又可分为无机和有机污染物；生物污染物又分为病原体和变应原污染物；4）按对人体有害性分：致畸物、致突变物和致癌物、可吸入颗粒以及恶臭物等。,14,2、优先污染物 （1）优先污染物提出背景1）大量污染物进入市场：全世界每年以约1000多种化学品的速度进入市场，以农药为例，全球使用量以每年12.4%的速度增加。2）这些化学污染物大多是有毒的。此外，这些有毒污染物往往难降解，并有生物积累和三致作用，有的可通过迁移、转化、富集，浓度可提高数倍至上百倍，对人体健康造成潜在
8、危害。,15,（2）优先污染物概念有毒物质品种繁多，难以对每一种污染物都制定控制标准。因而提出在众多污染物中，筛选出潜在危险大的作为优先研究和控制的污染物，这些污染物就称优先污染物。各国家由于发展水平不同， 在不同时期列出了种类不同的优先污染物。其中：美 国：70年代中期，在“清洁水法”中明确规定了129种优先污染物，其中114种是有毒有机污染物。,16,联邦德国：于1980年公布了120种水有毒污染物。 前苏联：1975年公布了496种有机污染物在综合用水中的极限允许浓度，10年后公布修改了的 561种有机污染物在水中的极限允许浓度。 中 国：1990年首次公布了水中优先控制污染物黑名单，计
9、68种优先控制污染物。见P27，表1-2。,17,第二节 污染物在环境中的迁移与转化 一、污染物在环境中的迁移污染物的迁移：是指污染物在环境中所发生的空间位置的移动，而引起的污染物的富集、分散和消失的过程。污染物可以传送到很远的距离，由局部性污染引起区域性污染，甚至造成全球性污染。如污染物在水体和大气中的迁移扩散。,18,（一）污染物迁移方式1、机械迁移 （1）气的机械性迁移：污染物在大气中的自由扩散作用和被气流搬运的作用。影响因素有：气象条件、地形地貌、排放浓度、排放高度。规律：污染物的气迁移与污染物在大气中的排放量成正比。（2）水的机械性迁移：包括污染物在水中的自由扩散作用和随水流的流动作
10、用。规律：污染物在水体中的迁移浓度与污染源的排放量成正比，与距污染源的距离成反比。,19,（3）重力的机械迁移作用，污染物在重力的作用下所进行的沉降作用。 2、物理-化学迁移 污染物以简单的离子或可溶性分子的形态,所的发生溶解-沉淀、氧化和还原、吸附-解吸附和降解等作用而发生迁移。是污染物在环境中迁移的最基本的形式。,20,（1）酸碱作用迁移 酸性环境：促进了污染物的迁移，使大多数污染物形成易溶性化学物质。如酸雨：加速岩石和矿物风化、淋溶的速度；促使土壤中铝的活化。碱性环境：许多污染物就可能沉淀下来，在沉积物中，形成相对富集。,21,（2）络合作用迁移络合作用可改变毒物吸附和溶解的能力，络合物
11、的形成大大改变了污染物的迁移能力。例如：当含有Hg2+的河水流入海洋时，由于水中氯离子浓度逐渐增高，河口水体中的Hg2+逐次形成Hg(OH)2 Hg(OH)Cl HgCl2 HgCl3- HgCl42-。 其中, Hg(OH)Cl与水体中的悬浮态黏土矿物和氧化物吸附力最强，而HgCl2的吸附力最差。因而，Hg(OH)Cl部分的汞大量转移到悬浮态固相或沉积物中, 难迁移，仅部分的汞仍留在水体中。,22,（3）吸附作用迁移 吸附作用是发生在固体或液体表面对其他物质的一种吸着作用。重金属和有机污染物常吸附于胶体或颗粒物，随之迁移。（4）风化淋溶作用迁移 环境中的水在重力作用下运动时，通过水解作用，使
12、岩石、矿物中的化学元素溶入水中的过程，其作用的结果是产生游离态的元素离子。,23,（5）氧化还原作用迁移 有机污染物在游离氧占优势时会逐步被氧化，可彻底分解为二氧化碳和水；在厌氧条件下则形成一系列还原产物，如硫化氢、甲烷和氢气等。一些元素如铬、钒、硫、硒等在氧化条件下形成易溶性化合物铬酸盐、钒酸盐、硫酸盐、硒酸盐等，具有较强迁移能力；在还原环境中，这些元素变成难溶的化合物而不能迁移。,24,3、生物迁移通过生物的吸收、代谢、生长、死亡等过程所实现的污染物迁移称生物迁移。有生物浓缩、生物累积、生物放大等现象。 （1）生物浓缩 （Bioconcentration）指生物体从环境中蓄积某种污染物，出
13、现生物体中浓度超过环境中浓度的现象，又称生物富集。一些不易分解、脂溶性强、易与蛋白质或酶结合，就会长期留在体内。如DDT、多氯联苯一旦进入体内，即溶于脂肪中难以分解排泄，且随摄入量的增加，体内浓度会增加。,25,生物浓缩能力与污染物性质、物种以及环境等因素有关。生物浓缩程度用生物浓缩系数(BCF, Bioconcentration Factor)表示：此外，不同生物浓缩能力不同（代谢能力、吸收上的不同），即使是同一生物对不同污染物质的浓缩能力也不同。如褐藻对Mo的BCF为11，而对Pb的BCF为70,000。,26,(2) 生物累积 （Bioaccumulation）指生物个体随其生长发育的不
14、同阶段从环境中蓄积某种污染物，从而浓缩系数不断增大的现象。 生物累积程度用生物累积系数(BAF, Bioaccumulation Factor)表示：,27,例：牡蛎在50 g/L的氯化汞溶液中7d、17d、19d、42d， 测定体内汞含量的浓缩系数分别为500、700、800和1200，浓缩系数表现出不断增加的趋势，说明发生了汞的生物积累。 生物积累的特点1）当生物对污染物的摄取大于代谢和排泄量时，就会发生生物积累，表现为浓缩系数不断增。2）环境中污染物质浓度的大小对生物积累影响不大，即使生长后期环境中的某种污染物浓度很低，浓缩系数仍然很高。,28,3）不同物种，即使是同一物种的不同器官和组
15、织对同一种污染物质的生物积累也不同。例：单细胞浮游生物能从水中很快积累重金属和有机卤代化合物, 而且,细胞较小者积累较多；植物的生物积累大于大型野生动物；动物对重金属和有机卤代化合物小于单细胞生物。,29,4）与生物个体大小、发育阶段有关。例：大小不同的黄鳝鱼在0.1 g/L的多氯联苯(PCB)相同时间,发现:5）生长环境有关：一般陆生环境中的生物积累速度低于水生环境中的生物。,30,（3）生物放大 指生态系统的同一食物链上，某种污染物在生物体内的浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象。生物放大的程度用生物放大系数（BMF, Biomagnification Factor）表示：,31,例：,3
16、2,生物放大的危害特点由于生物放大作用，进入环境中的污染物即使是微量的，也会使处于高营养端的生物如人和动物受到毒害。如进入环境的微量致癌物二噁英，就有难降解和生物放大作用。因此，鉴别食物链对哪些污染物有生物放大作用意义重大。,33,（二）影响迁移的因素1、内部因素与污染物的本身的物理-化学性质有关。组成该物质的元素所具有的组成化合物的能力；形成不同离子的能力；形成络合物的能力；被胶体吸附的能力和水解能力有关。,34,一般来说：1）由共价键结合的污染物易进行气迁移；由离子键结合的污染物易进行水迁移。 2）低价离子水迁移能力大于高价离子的迁移能力。3）离子半径差别较大的离子构成化合物迁移能力较大。4）重金属具有较强的水解能力，易以络合离子形式迁移。,35,2、外部因素 （1）环境的酸碱度大多数重金属在强酸环境中，溶解性增加，迁移能力增强，而在碱性条件下，因形成难溶盐而难以迁移。 （2）环境氧化-还原条件环境氧化-还原条件对迁移也有较大影响。铬、钒、硫等污染物在氧化环境中有较强的迁移能力；而铁、铵等污染物在还原环境中的迁移力较强。,
