南开大学环境化学第六章PPT.pptx

《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应第六章典型污染物在环境各圈层中的转归与效应Chapter 6. Fate and Effectsof Classic Pollutants inMultimedia of Environment6-1《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应内容提要及重点要求 主要介绍了以重金属、持久性有机污染物（Persistent Organic Pollutants，POPs）为代表的持久性有毒污染物（Persistent ToxicSubstances, PTS）等典型污染物在各圈层中的转归与效应。要求了解这些典型污染物的来源、用途和基本性质。掌握它们在环境中的基本转化、归趋规律与效应。6-2《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应第一节重金属元素（Heavy Metals）一、汞Mercury二、镉Cadmium三、铬Chromium四、砷Arsenic6-3《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应一、汞 (Hg) Mercury1. 环境中汞的来源、分布与迁移来源与分布 汞在自然界中的浓度不大，但分布很广。主要开采应用后绝大部分以三废形式进入环境。 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。据计算，在氯碱工业中每生产1 t氯，要流失100～200 g 汞；生产1 t乙醛，需用100～300 g汞，以损耗5％计，年产10×104 t乙醛就有500～1500 kg汞排入环境。6-4《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应迁移转化与其他金属相比，汞的重要特点是能以零价的形态存在于大气、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。一般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。气相汞的最后归趋是进入土壤和海底沉积物。6-5《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层 中的转归与效应 无机汞化合物在生物体内一般容易排泄。但当 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。由下表所列出的甲基汞和 汞的某些络合物稳定常数可以看出，其中半胱氨酸 和白蛋白与甲基汞和汞的配合物相当稳定。 甲基汞和汞的某些配合物的稳定常数pK 配体 —OH 组氨酸半胱氨酸 白蛋白CH3Hg+ 9.5 8.8 15.7 22.0Hg2+ 10.3 10 14 136-8《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应 如果存在亲和力更强或者浓度很大的配体，重金属难溶盐就会发生转化，这是一个普遍规律。例如，在Hg(OH)2与HgS溶液中，从计算可知，Hg的质量浓度仅为0.039 mg/L，但当环境中C1-离子浓度为0.001 mol/L时，Hg(OH)2和HgS的溶解度可以分别增加44和408倍；如果C1-离子浓度为1mol/L时，则它们的溶解度分别增加105和107倍。这是因为高浓度的C1-离子与Hg 2+离子发生强的配合作用。因此，河流中悬浮物和沉积物中的汞，进入海洋后会发生解吸，使河口沉积物中汞含量显著减少。6-9《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层 中的转归与效应 汞在环境中的 迁移、转化与环境 （特别是水环境） 的电位和pH有关。 从图中可以看出， 液态汞和某些无机 汞化合物，在较宽 的pH和电位条件下， 是稳定的。各种形态汞在水中的稳定范围6-10《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应2.汞的甲基化 在天然环境中，某些无机形态的金属元素能转化为有机金属化合物，主要过程为环境甲基化，又称生物甲基化。甲基钴氨素是金属甲基化过程中甲基基团的重要生物来源。CH3CoB12 + Hg2+ + H2O → H2OCoB12++ CH3Hg+在S2－或H2S存在时，甲基汞离子转化为二甲基汞。2CH3Hg＋＋S2－ → (CH3Hg)2S(CH3Hg)2S → (CH3)2Hg + HgS6-11《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应 甲基钴氨素的再生：水合钴氨素（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，并从钴上取得两个电子，以CH3-与钴结合，完成了甲基钴氨素的再生，使汞的甲基化能够继续进行。6-12《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应3.甲基汞脱甲基化与汞离子还原 湖底沉积物中甲基汞可以被假单胞菌属细菌降解而转化为甲烷和汞。也可将Hg2＋还原为金属汞。CH3Hg＋＋2[H] → Hg＋CH4＋H＋HgCl2