《环境化学》课程教学资源（PPT课件讲稿）典型化学污染物在环境介质中的行为和效应

第六章典型化学污染物在环境介质中的行为和效应 ·1.重金属 1.1汞 1.2铅 1.3砷 ·2.有机污染物 2.1有机卤代物 2.2多环芳烃 23表面活性剂 3.放射性固体废物

第六章 典型化学污染物在环境介质中的行为和效应 • 1. 重金属 • 1.1 汞 • 1.2 铅 • 1.3 砷 • 2. 有机污染物 • 2.1 有机卤代物 • 2.2 多环芳烃 • 2.3 表面活性剂 • 3. 放射性固体废物

1.1汞 1.1.1环境中汞的来源、分布和迁移 1.1.2汞的甲基化 ·1.1.3甲基汞脱甲基化和汞离子的还原 1.1.4汞的生物效应

1.1 汞 • 1.1.1 环境中汞的来源、分布和迁移 • 1.1.2 汞的甲基化 • 1.1.3 甲基汞脱甲基化和汞离子的还原 • 1.1.4 汞的生物效应

23表面活性剂 ·2.3.1表面活性剂分类 23.2表面活性剂的结构和性质 ·2.3.3表面活性剂的来源、迁移和转化 2.3.4表面活性剂的降解 2341表面活性剂结构影响 2342生物降解机理 23.5表面活性剂的环境效应

2.3 表面活性剂 • 2.3.1 表面活性剂分类 • 2.3.2 表面活性剂的结构和性质 • 2.3.3 表面活性剂的来源、迁移和转化 • 2.3.4 表面活性剂的降解 • 2.3.4.1 表面活性剂结构影响 • 2.3.4.2 生物降解机理 • 2.3.5 表面活性剂的环境效应

3.放射性固体废物 3.1放射性的基本概念 ·3.1.1放射性核素 3.12放射性衰变及其类型 ·3.1.3放射性衰变速率方程及放射性活度 3.14辐射量及其单位 3.1.5环境放射性的来源 3.2放射性固体废物 3.2.1分类 3.22主要类型 33核辐射对人体的损害 3.3.1辐射损害的类型 3.32影响辐射损害的因素 333辐射损害的生化机制

3. 放射性固体废物 • 3.1 放射性的基本概念 • 3.1.1 放射性核素 • 3.1.2 放射性衰变及其类型 • 3.1.3 放射性衰变速率方程及放射性活度 • 3.1.4 辐射量及其单位 • 3.1.5 环境放射性的来源 • 3.2 放射性固体废物 • 3.2.1 分类 • 3.2.2 主要类型 • 3.3 核辐射对人体的损害 • 3.3.1 辐射损害的类型 • 3.3.2 影响辐射损害的因素 • 3.3.3 辐射损害的生化机制

重金属是具有潜在危害的重要污染物。重金属污染的威 胁在于它不能被微生物分解,相反,微生物可以富集重 金属,并且能将某些重金属转化为毒性更强的金属-有机 化合物 自从20世纪50年代在日本出现水俣病和骨痛病,并且查 明是由于汞污染和镉污染所引起的以后,重金属的环境 污染问题受到人们的极大关注。 重金属元素在环境污染领域中的概念和范围不是很严格 般是指对生物有显著毒性的元素,如Hg、Cd、Pb、C Zn、Cu、Co、Ni、Sn、Ba、Sb等,从毒性的角度考虑通 常把As、Be、Li、Se、B、Al等也包括在内。目前最引人 注意的是Hg、As、Cd、Pb、Cr等

• 重金属是具有潜在危害的重要污染物。重金属污染的威 胁在于它不能被微生物分解，相反，微生物可以富集重 金属，并且能将某些重金属转化为毒性更强的金属-有机 化合物。 • 自从20世纪50年代在日本出现水俣病和骨痛病，并且查 明是由于汞污染和镉污染所引起的以后，重金属的环境 污染问题受到人们的极大关注。 • 重金属元素在环境污染领域中的概念和范围不是很严格。 一般是指对生物有显著毒性的元素，如Hg、Cd、Pb、Cr、 Zn、Cu、Co、Ni、Sn、Ba、Sb等，从毒性的角度考虑通 常把As、Be、Li、Se、B、Al等也包括在内。目前最引人 注意的是Hg、As、Cd、Pb、Cr等

汞在自然界的丰度不大,但是分布很广。地球岩石圈内的汞浓度 是003μgg;森林土壤中约0.0290.10μgg,耕作土壤中约 0.03~007μgg,粘质土壤中约0.030-0.034μgg;河水中浓度约为 1.0μg/L,海水中约为0.3ugL,雨水中约为02ugL,某些泉水中 可达到801gL以上;大气中汞的本底为0.5~5×103ug/m3 19世纪以来,随着工业的发展,汞的用途越来越广,生产量急剧 增加,从而使大量汞由于人类活动而进入环境。根据统计,目前 全世界每年开采应用的汞量约在1×10以上,其中绝大部分最终 以三废的形式进入环境。 ·根据计算,在氯碱工业中每生产1t氯,要流失100~200g汞;生产 lt乙醛,需要用100~300g汞,以损耗5%计,年产10×10t乙醛就有 500~1500kg汞排入环境

• 汞在自然界的丰度不大，但是分布很广。地球岩石圈内的汞浓度 是 0.03g/g ； 森 林 土 壤 中 约 0.029~0.10g/g ， 耕 作 土 壤 中 约 0.03~0.07g/g，粘质土壤中约0.030~0.034g/g；河水中浓度约为 1.0g/L，海水中约为0.3g/L，雨水中约为0.2g/L，某些泉水中 可达到80g/L以上；大气中汞的本底为0.5~510-3g/m3。 • 19世纪以来，随着工业的发展，汞的用途越来越广，生产量急剧 增加，从而使大量汞由于人类活动而进入环境。根据统计，目前 全世界每年开采应用的汞量约在1104 t以上，其中绝大部分最终 以三废的形式进入环境。 • 根据计算，在氯碱工业中每生产1t氯，要流失100~200g汞；生产 1t乙醛，需要用100~300g汞，以损耗5%计，年产10104 t乙醛就有 500~1500kg汞排入环境

与其他金属相比,汞的重要特点是能以零价形态存在于大气、土壤和 天然水中,这是因为汞具有很高的电离势,故转化为离子的倾向小于 其他金属 汞的任何形态都具有挥发性,无论是可溶或不可溶的汞化合物,都有 部分汞挥发到大气中去。挥发程度与化合物的形态及在水中的溶解 度、表面吸附、大气的相对湿度(RH)等因素密切相关 有机汞的挥发性大于无机汞,有机汞中又以甲基汞和苯基汞的挥发性最 无机汞中以碘化汞挥发性最大,硫化汞最小。 另外,在潮湿空气中汞的挥发性比干空气中大得多。 由于汞化合物的高度挥发性,可以通过土壤和植物的蒸腾作用而释放 到大气中去 空气中的汞就是由汞的化合物挥发产生的,并且大部分吸附在颗粒物上。 气相汞的最后归趋是进入土壤和海底沉积物 在天然水体中,汞主要与水中存在的悬浮微粒相结合,最后沉降进入水 底沉积物。 在土壤中由于假单细胞菌属的某种菌种可以将Hg(Ⅱ)还原为Hg(0), 所以这一过程被认为是汞从土壤中挥发的基础

• 与其他金属相比，汞的重要特点是能以零价形态存在于大气、土壤和 天然水中，这是因为汞具有很高的电离势，故转化为离子的倾向小于 其他金属。 • 汞的任何形态都具有挥发性，无论是可溶或不可溶的汞化合物，都有 一部分汞挥发到大气中去。挥发程度与化合物的形态及在水中的溶解 度、表面吸附、大气的相对湿度（RH）等因素密切相关。 – 有机汞的挥发性大于无机汞，有机汞中又以甲基汞和苯基汞的挥发性最 大。 – 无机汞中以碘化汞挥发性最大，硫化汞最小。 – 另外，在潮湿空气中汞的挥发性比干空气中大得多。 • 由于汞化合物的高度挥发性，可以通过土壤和植物的蒸腾作用而释放 到大气中去。 – 空气中的汞就是由汞的化合物挥发产生的，并且大部分吸附在颗粒物上。 气相汞的最后归趋是进入土壤和海底沉积物。 – 在天然水体中，汞主要与水中存在的悬浮微粒相结合，最后沉降进入水 底沉积物。 – 在土壤中由于假单细胞菌属的某种菌种可以将Hg（II）还原为Hg（0）， 所以这一过程被认为是汞从土壤中挥发的基础

有杋汞化合物曾作为一种农药,特别是作为一种杀真菌剂而获得 广泛应用;这类化合物包括芳基汞(如二硫代二甲氨基甲酸苯基 汞,在造纸工业中用作杀黏菌剂和纸张霉菌抑制剂)和烷基汞制 剂(如氯化乙基汞,用作种子杀真菌剂等)。 无机汞化合物在生物体内一般容易排泄。当汞与生物体内的高分 子结合,形成稳定的有机汞配合物,就很难排出体外,其中半胱 氨酸和白蛋白与甲基汞和汞的配合物相当稳定。 如果存在亲和力更强或者浓度很大的配位体,重金属难溶盐就会 发生转化。河流中悬浮物和和沉积物中的汞,进入海洋后会发生 解吸,使河口沉积物中汞含量显著减少,而向水体中转移

• 有机汞化合物曾作为一种农药，特别是作为一种杀真菌剂而获得 广泛应用；这类化合物包括芳基汞（如二硫代二甲氨基甲酸苯基 汞，在造纸工业中用作杀黏菌剂和纸张霉菌抑制剂）和烷基汞制 剂（如氯化乙基汞，用作种子杀真菌剂等）。 • 无机汞化合物在生物体内一般容易排泄。当汞与生物体内的高分 子结合，形成稳定的有机汞配合物，就很难排出体外，其中半胱 氨酸和白蛋白与甲基汞和汞的配合物相当稳定。 • 如果存在亲和力更强或者浓度很大的配位体，重金属难溶盐就会 发生转化。河流中悬浮物和和沉积物中的汞，进入海洋后会发生 解吸，使河口沉积物中汞含量显著减少，而向水体中转移

·水合钴胺素( HOCoB12)被辅酶FADH2还原,使其中钴由三价降 为一价,然后辅酶甲基四氢叶酸(THFA-CH3)将正离子CH转 移给钴,并从钴取得两个电子,以CH3与钴结合,完成了甲基钴 胺素的再生,使汞的甲基化能够继续进行。循环反应过程如下 FADH2 FAD+2H+ Co B12 CH,HgCH,Hg 和CH:Hg THFA-CH CHs Co B 12

• 水合钴胺素（H2OCoB12）被辅酶FADH2还原，使其中钴由三价降 为一价，然后辅酶甲基四氢叶酸（THFA-CH3）将正离子CH3 +转 移给钴，并从钴取得两个电子，以CH3 -与钴结合，完成了甲基钴 胺素的再生，使汞的甲基化能够继续进行。循环反应过程如下：

汞的甲基化产物有一甲基汞和二甲基汞。用甲基钴胺素进行非生 物模拟试验证明,一甲基汞的形成速率要比二甲基汞的形成速率 大6000倍。但是在H2S存在下,则容易转化为二甲基汞: 2 CH3HoCI +H,s (CH3Hg)2S+ 2HCI (CH3Hg)2S (CH3)2Hg HgS 甲基汞因为氯化物浓度和pH值不同而形成氯化甲基汞或氢氧化甲 基汞: CH3Hg + CI CH3HoCI CH3HgCl+ H2O+CH3 HgOH+H+Cl 在中性和酸性条件下,氯化甲基汞是主要形态;在pH=8,氯离子 浓度低于400mg/L时,则氢氧化甲基汞占优势;在pH=8,氯离子 浓度低于18000mgL时(正常海水),氯化甲基汞约占98%,氢氧 化甲基汞占2%,CH3Hg可忽略不计

• 汞的甲基化产物有一甲基汞和二甲基汞。用甲基钴胺素进行非生 物模拟试验证明，一甲基汞的形成速率要比二甲基汞的形成速率 大6000倍。但是在H2S存在下，则容易转化为二甲基汞： • 甲基汞因为氯化物浓度和pH值不同而形成氯化甲基汞或氢氧化甲 基汞： • 在中性和酸性条件下，氯化甲基汞是主要形态；在pH=8，氯离子 浓度低于400mg/L时，则氢氧化甲基汞占优势；在pH=8，氯离子 浓度低于18000mg/L时（正常海水），氯化甲基汞约占98%，氢氧 化甲基汞占2%，CH3Hg+可忽略不计。 CH3HgCl H2 S (CH3Hg) 2 + 2 S + 2HCl (CH3Hg)2 S (CH3 ) 2Hg + HgS CH3Hg + + Cl￾CH3HgCl CH3HgCl Cl- + H2O H + + CH3HgOH +