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1、大音乐家贝多芬死亡之谜,Ludwig van Beethoven,National Lea Poisoning Prevention Week October 23-29, 2005. 铅的产量：全球铅的历史累计产量3亿吨（50%作为污染物） 中国2004年 252吨 14% 蓄电池 铅的应用： 玻璃 电缆和制造业,铅矿产在中国的分布,粮食中的铅,铅污染可能循环图,铅的环境学行为,铅在土壤中的迁移与转化 铅在水中的迁移与转化 铅在大气中的迁移与转化 铅在生物体中的迁移与转化,源,汇,铅在土壤中的迁移转化,铅的环境背景值 土壤中铅的形态分布 影响因素 含铅矿物的溶解度,地壳岩石16*10-6 土
2、壤一般2 200*10-6 远离城市未污染1030*10-6 公路两旁30100*10-6 普通汽油400 1000*10-6四乙基铅 铅锌矿产企业百分之几 农田 砷酸铅,普通土壤 Pb（OH）2、PbCO3 和 PbSO4 过程繁多复杂 沉淀溶解，络合解离，吸附解析,Point: 稳定性 溶解度,土壤腐殖质 羧 醇羟 酚羟基等 络合或螯合 有机胶体和有机-无机复合胶体吸附铅 配位体种类、配位体浓度、 Pb浓度,柠檬酸 草酸,温度 吸附-能量 酸性菜园土 吸附量高温高于其低温； 碱性菜 园土 铅全部吸持，无解吸，因而碱 性菜园土对铅的吸持在两种温度下无差别。 高温有 利于酸性菜园土对铅的吸持，
3、不利于铅的解吸,竞争离子 金属的性质 胶体种类 价态 同一类型 价态越高， 电荷越多，土壤胶体与阳离子之间的静电作用力也 就越强，因此结合强度也大。 相同价态的阳离子，主要取决于离子的水合半径。离子半径较大，其水合半径相对较小，在土壤表面引力作用下，较易被土壤胶体的表面所吸附。 土壤胶体的结构及其电荷密度分布均对Pb 吸附作用产生影响,大多数土壤的PH范围内 logPb2+=1.84logCO20.2logCl-（1.80pH） Jopony对铅污染土壤的研究表明 LogPb总0.988logPb2+=1.30+0.55pH,铅的络合物,土壤中铅与NO3-H2PO4-P2O7-SO42-形成络
4、合物，其稳定性与pH和CO2等因素有关。 土壤中铅与胡敏酸，富啡酸形成络合物，相对来说，与富啡酸形成络合物的铅相对其他金属要多,腐殖质与铅,腐殖质对铅的络合能力及其络合物的稳定性均随pH的上升而增加 腐殖质与金属离子生成配合物是它们的最重要的环境性质之一。可能方式如下：,+ M2+,O,+ H+,土壤和水体中铅可以进行无机铅甲基化可以是生物过程也可以是非生物过程 Pb2+转化为四甲基铅的机理可能是负电离子亲电取代、正电离子亲核氧化等。方程式可能如： PbX2+2CH3- = (CH3)2Pb+2X-,(CH3)4Pb,铅在水中的迁移与转化,一.水中铅的来源 二.水中铅的主要存在形式 三.铅在水
5、中的迁移转化过程,水中铅的来源,天然 主要来自岩石矿物溶出 人为 含铅矿山、铅冶炼企业的废水、生产铅化合物的工厂废水,水中铅的主要存在形式,铅的化学形态可分为： 一、水溶态 二、交换态 三、碳酸盐态 四、铁锰氧化物态 五、有机质硫化态 六、矿物态（残渣态）,铅在水中的迁移转化,图,吸附,胶体物质对铅离子的吸附,吸附,腐殖质对铅离子的吸附,吸附曲线,配合作用影响吸附,与氯离子配合大大提高了难溶重金属化合物的溶解度 氯离子对4种重金属配合能力： HgCdZnPb。 氯络铅离子的生成，减弱胶体对铅离子的吸附作用。,溶解沉淀,Pb2+SO42-PbSO4 Pb2+CO32-PbCO3 Pb2+2OH-
6、PbO+H2O,阴离子影响,水体中铅离子与相应的阴离子生成硫化物、碳酸盐等难溶化合物，大大限制了铅在水体中的扩散范围，使铅主要富集于排污口附近的底泥中，降低了铅 离子在水中的迁移能力，在某种程度上可以对水质起净化作用。 例如，北高加索一家铅锌冶炼厂的含铅废水经化学处理后排入河水中，排污口附近水中铅的含量为0.40.5 mg/L，而在下流500 m处铅的含量只有34g/L。,铅在大气环境中的迁移与转化,一.大气中铅的来源 二.大气中铅的主要存在形式 三.铅在大气中的迁移转化过程,大气中铅的来源,天然来源 火山爆发、自然尘（风砂、土壤尘 ）生物合成有机铅化物等； 人为来源： 汽车、工厂排放的废气，
7、含铅的焊剂及油漆涂料，冶炼过程等 1923年四乙基铅开始用于抗爆汽油。 生产蓄电池，青铜排出的废气含量达 0.20.5mg/m3,汽车尾气中的铅,四乙基铅,防爆汽油,大气中铅的主要存在形态,单质态 单质态的铅被颗粒物吸附漂浮在大气中或以气溶胶形式存在 无机化合态 氧化铅、氢氧化铅、硫酸铅等无机化合态的铅被颗粒物吸附漂浮在大气中或以气溶胶形式存在 有机化合态 四乙基铅等有机化合态的铅被颗粒物吸附漂浮在大气中或以气溶胶形式存在,铅在大气中的主要迁移转化方式,干沉降 湿沉降,铅在大气中的迁移转化-干沉降,吸附有含铅污染物的颗粒物在重力的作用下沉降,重力,铅盐,铅在大气中的迁移转化-湿沉降,雨除（云内
8、清除） 在云内，云滴相互碰并或与气溶胶粒子碰并， 同时吸收大气中气体污染物， 在云滴内部发生化学反应。 冲刷（云下清除） 雨滴下降过程中， 雨滴冲刷着所经过空气中的气体和气溶胶， 雨滴内部也会发生化学反应。,铅在大气中的迁移转化-光化学分解,Pb(CH3)4-Pb4+4.CH3 Pb(CH2CH3)4-Pb4+4. CH2CH3,hv,hv,铅在生物圈中的迁移转化,生物富集 生物放大 生物积累 生物转化,生物富集,藻类植物、原生动物和多种微生物,体表直接吸收,高等植物,根系吸收,大多数动物,吞食,生物放大,Pb,同一个食物链上，高位营养级生物体内来自环境的某些元素或难以分解的化合物的浓度，高于
9、低位营养级生物的现象,生物累积作用,生物对铅的吸收率大于其对铅的排放率是生物积累铅的表观原因,水溶态Pb,碳酸态结合态Pb,阳离子可交换态Pb,生物的亲和性,生物转化,氧化、还原、置换、结合等基本过程，经转化作用后，或元素的价态发生了变化，或无机(有机)形式转化成有机(无机)形式，或与生物化的高分子物质结合等。,铅的生物学效应,有机铅的毒性随其烷基化的程度的增加而增强。 如：四乙基铅的毒性是四甲基铅的68倍 大脑组织则对三烷基铅更加敏感 铅很难通过完整的皮肤进入人体,Pb,生物防铅中毒,啤酒酵母能有效降低小白鼠对铅的吸收量 硒对铅的毒性有拮抗作用（如：富硒香菇） 硫蛋白MT与铅络合解毒 抗氧化
10、维生素应用于治疗铅暴露患者,治理土壤中重金属污染的途径,一是固化作用(immobilization) 通过改变Pb在土壤中的存在形态,使其由活化态转变为稳定态,减少土壤中Pb的质量迁移率; 二是活化作用(mobilization) 即从土壤中去除Pb,以使其存留浓度接近或达到背景值。 目前Pb污染土壤的修复主要采用物理化学修复技术和生物修复技术。,1.物理化学修复,化学固化 土壤淋洗 动电修复,固相铅,液相铅,添加固化剂,例如：锰 的氢氧化物，能专性吸附重金属Pb2+，使其生物有效性降低;,阳极,阴极,H+等,OH- 等,解吸产生Pb 2+,2.生物修复,3.微生物展示技术,将编码目的肽的DN
11、A片段通过基因重组构建和表达在噬菌体(外壳蛋白或性纤毛)、细菌(外膜蛋白、菌毛及鞭毛等或酵母(糖蛋白)等微生物的表面，从而使每个颗粒或细胞只展示一种多肽。 根据我们了解的材料：将金属硫蛋白(Metallothioneins ,MTs)展示在细菌的表面以增强生物对铅等重金属的耐受与富集。,4.垃圾堆肥技术,垃圾堆肥 土壤改良剂（与Pb的 络合能力强，络合物稳定常数增大） 根据我们了解的材料，若施加垃圾堆肥同时拌施0.5 %1 %的CaCO3 ,可以显著降低堆肥中Pb的累计水平,与单施垃圾肥相比,蔬菜中Pb 的含量下降29 %41 %。,pH,腐殖质,5.植物修复( phytoremediation) 技术,植物稳定( phytostabilization) 如：种植耐Pb胁迫植物复恳污染土壤；通过Pb在根部积累和沉淀或根表吸收来加强土壤中污 染物 的固定。 植物提取( phytoextraction) 吸入Pb的植物可作为部分工业及建筑用材,达到消减稀释Pb的目的,又由于其处理量大,净化效果好,受气候影响小。,6.螯合诱导修复,人工合成的螯合剂,活化 例如：施加螯合剂到土壤后Pb 的溶解度 显著提高提高，印度芥菜 对Pb 的吸收效率升高。,土壤,
