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环境化学重点资料整理(戴树桂版)精品文档广西龙江镉污染事件原因：镉含量超地表水环境质量标准类标准约80倍。气态颗粒物一次大量吸入可引起急性肺炎和肺水肿；慢性中毒引起肺纤维化和肾脏病变。接触镉的工业有镉的冶炼、喷镀、焊接和浇铸轴承表面，核反应堆的镉棒或覆盖镉的石墨棒作为中子吸收剂，镉蓄电池和其他镉化合物制造等。日本报告痛痛病（1931-1973日本富山县，关节痛开始，骨骼软化萎缩，自然骨折）是因长期摄食被硫酸镉污染水源引起的一种慢性镉中毒。治理：中和法（氢氧化镁）、铁氧化沉淀法，金属还原法。聚合氯化铝将离子状态的镉固化，是治理龙江河镉污染最重要的措施之一，而烧碱则是将调节河水PH值促进聚合氯化铝发生反应的重要物质。八大公害事件马斯河谷烟雾事件：多诺拉烟雾事件：伦敦烟雾事件：洛杉矶光化学烟雾：水俣病事件：痛痛病事件：四日哮喘事件：米糠油事件：第一章：绪论环境问题：是指包括一切形式的环境恶化或对生物圈的一切不利影响。环境污染：由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，导致环境素质下降，从而扰乱和破坏生态系统和人们正常的生活和生产条件。环境化学是在化学学科的传统理论和方法的基础上发展起来，以化学物质在环境中出现和引起的环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的一门新兴学科。研究有害物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。环境污染物的迁移转化（15）：迁移过程 transport processes机械迁移：运移（富集、分散）物理化学迁移：溶解-沉淀、氧化-还原、水解、配位或螯合、吸附-解吸等作用实现迁移；有机污染物还可通过化学分解、光分解和生物分解进行迁移。生物迁移：生物体吸收、代谢、生长、死亡，以及通过食物链传递产生的放大和积累等作用实现迁移。转化过程：物理过程：蒸发、渗透、凝聚、吸附、放射元素蜕变等。化学过程：氧化-还原、水解、配位或螯合、光化学氧化等。生物过程： 生物体吸收、生物代谢等。第二章：大气环境化学第一节 大气中污染物的迁移一、大气的组成氮（78.09%）、氧（20.95%）、氩（0.9%）、CO2（0.03%）、稀有气体（CH4、SO2、NH3、CO、O3）10m称降尘（数小时），10m称飘尘（数年）。二、大气的温度层结对流层(troposphere，0km-17km）：空气具有强烈的对流（垂直），集中了大气中90.9%天气现象，污染物排放直接进入对流层。平流层（stratosphere，17-55km）：气体状态稳定，垂直对流很小，大气透明度高。中间层（mesosphere，55-85Km）：气温下降达-95，垂直运动剧烈，发生光化学反应。热层（thermspher，500Km）空气密度很小，温度升高到1200，电离层。三、 大气污染物的迁移1. 大气污染物硫化物：火山喷发：H2S、 SO2等；土壤厌氧微生物与植物释放：H2S、(SO2)；陆地上降雨：SO2 、SO42-；风吹起的海盐：SO42-；人为活动。含氮化合物：光化学反应、闪电、微生物固化、火山爆发森林失火，人为污染：燃料燃烧、氮肥、炸药、染料。含碳化合物：海洋中生物作用、植物叶绿素的分解、森林中CO2的放出,人为活动：含碳燃料燃烧不完全（CO）、CO2温室效应含卤素化合物：氟氯烃类，破坏臭氧层。2. 影响大气污染物迁移的因素f 风和大气湍流的影响：风，湍流，浓度梯度f 天气形势和地理地势的影响第二节 大气中污染物的转化一、光化学反应基础初级过程：化学物种吸收光量子形成激发态物种，只有电子跃迁才能产生激发态物种。次级过程：初级过程中反应物与生成物之间进一步发生的反应。光化学第一定律：当激发态分子的能量足够使分子内的化学键断裂，即光子的能量大于化学键时才能引起光离解反应。其次，为使分子产生有效的光化学反应，光还必须被所作用的分子吸收，即分子对某特定波长的光要有特征吸收光谱，才能产生光化学反应。 光化学第二定律：光被分子吸收的过程是单光子过程，由于电子激发态 分子的寿命10-8s，在如此短的时间内，辐射强度比较弱的情况下，只可能单光子过程，再吸收第二个光子的几率很小。 波长大于700 nm 的光就不能引起光化学离解。紫外光可以引起氧的光解，N2的光离解限于臭氧层以上，平流层中O3的来源，也是消除O的主要过程。大气中唯一已知O3的人为来源（公式）：二、大气中重要自由基来源自由基：由于在其电子壳层的外层有一个不成对的电子，因而有很高的活性，具有强氧化作用。凡是有自由基生成或由其诱发的反应叫自由基反应。（自由基反应一般总是发生在键能最低的化学键处。）清洁空气中O3的光离解是大气中HO.的主要来源。HNO2 的光离解是污染大气中HO.的主要来源。大气中醛的光解尤其是甲醛的光解是HO2.的主要来源。乙醛和丙酮的光解，生成大气中含量最多的甲基，同时生成两个羰基自由基。 O.和HO.与烃类发生H摘除反应生成烷基自由基。甲基亚硝酸脂和甲基硝酸脂的光解产生甲氧基。烷基与空气中的氧结合形成过氧烷基。三、氮氧化物的转化1NO和NO2的基本光化学循环NOX的人为来源主要是矿物燃料的燃烧、汽车尾气和固定的排放源等。由于OH基自由基引发一系列烷烃的链反应，得到RO2、HO2等，使得NO迅速氧化成NO2，同时O3得到积累，以致成为光化学烟雾的重要产物。四、碳氢化合物的转化甲烷是一种重要的温室气体（CO2 CH4 N2O CFCs CO CCl4），大气中含量最高的碳氢化合物，占大气碳化合物排放量的80以上，并且是唯一能由天然源排放造成大浓度的气体。大气中甲烷主要来源于有机物的厌氧发酵过程。萜类来自于植物生长过程向大气释放。CH4不断消耗O3也是导致臭氧层损耗的原因之一。五、光化学烟雾1光化学烟雾的形成（课件10）大气中碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOX）等一次污染物在阳光照射下，发生光化学反应产生二次污染物，这种由参加反应的一、二次污染物的混合物（包括气体污染物和气溶胶）形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。特征：蓝色烟雾，强氧化性，具有强刺激性，使大气能见度降低，在白天生成傍晚消失， 高峰在中午。形成条件：大气中有氮氧化合物和碳氢化合物存在，大气湿度较低，有强阳光照射。 光化学烟雾形成的简单机制：（95反应式）光化学烟雾形成反应是一个链反应，链的引发主要是NO2的光解。自由基的引发主要由NO2和醛的光解引起。自由基传递碳氢化合物的存在是自由基转化和增殖的根本原因。光化学烟雾的控制对策：控制反应活性高的有机物的排放；控制臭氧的浓度。六、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染含硫矿物燃料燃烧过程中直接排入大气中的主要是二氧化硫，天然来源主要是火山喷发。激发态的SO2主要以三重态存在。硫酸烟雾型污染：由于煤燃烧而排放出来的SO2、颗粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象。硫酸烟雾型污染属于还原性混合物，称还原性烟雾。 特点：发生在冬季，气温低，湿度高，日光弱。52年12月伦敦烟雾。七、酸性降水酸性降水是指通过降水将大气中的酸性物质迁移到地面的过程，最常见的就是酸雨，称湿沉降。（雨水的pH值约为5.6）.降水离子组成对环境影响最大的是：SO42-、NO3-、Cl-、NH4+、Ca2+、H+.酸雨的形成:燃料燃烧产生的SO42-、NOx以及工业加工和矿石冶炼中产生的SO2等转化而成。其中起主要作用的是SO42-，其次是NO3-和CI-，我国的酸雨主要是硫酸型的。CaO、CaCO3、NH3 是酸性降水的具有“缓冲作用”的物质.影响酸雨形成的因素：酸性污染物的排放（在有适宜的转化条件下）大气中的NH3：大气中的NH3与H2SO4气溶胶形成中性的NH4HSO4，它降低了雨水的酸度，从而抑制了酸雨的形成。颗粒物的酸度及其缓冲能力：金属 催化SO2氧化；酸性物 贡献酸雨；碱性物 中和酸起缓冲作用。八、大气颗粒物空气动力学直径：指在通常温度压力和相对湿度下，在静止的空气中,与实际颗粒物具有相同重力末速度的密度为1g/cm3的球体直径。大气颗粒物的分类：总悬浮颗粒物（Total Suspended Particulates）：是指在一定体积中，被空气悬浮的全部颗粒物，用单位体积中的颗粒物总质量来表示。粒径多在100m以下，特别是10m以下的微粒。降尘 颗粒10(30)-1000 m飘尘 难以降沉可吸入颗粒物（Inhalabte Particulates IP）Dp10m 指TSP中能用口鼻吸入的颗粒物，气象报告中用PM10表示。大气颗粒物的化学组成：无机颗粒物：细粒子：硫酸盐、硝酸盐等，多为二次污染物。有机颗粒物 (来自燃料燃烧、废弃物焚化) 九温室气体和温室效应温室效应：大气中温室气体吸收了地面辐射出来的红外光，把能量截留于大气中，从而使大气温度升高，这种现象称为温室效应。温室气体：二氧化碳、甲烷、一氧化碳、二氯乙烷、臭氧、四氯化碳和氟氯烃 CFC-11，CFC-12。十臭氧层的形成与耗损臭氧层形成与耗损的化学反应：平流层O2光解,臭氧层形成：臭氧的消耗：第三章：水环境化学 第一节 天然水的水质标准 物理性质指标：温度、嗅味、色度、浊度、悬浮物、电导率、pH值、氧化还原电位。化学性质指标（I）：酸度、碱度、硬度（钙镁浓度）、重金属 化学性质指标（II）：溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）：氧化水中有机物(或其它还原性物质)所需化学氧化剂的量，以氧的mg/L计。重铬酸钾（CODCr），主要测定污染水体；高锰酸钾（CODMn），主要测定清洁水体或饮用水中的还原性物质，现常称作高锰酸钾指数。生物需氧量(BOD)：一定条件下水中有机物被微生物所氧化，在一定期间内所消耗的溶解氧的量单位mg/L ，BOD5称五日生物耗氧量。总需氧量（TOC）：水中有机物完全氧化所需氧的量（燃烧法）。无机碳和有机碳、三氮、有机污染物。生物性质指标：水中总大肠杆菌群，指能在35，48h内发酵乳糖、产酸产气的、需氧的及兼性厌氧的革兰氏阴性的无芽孢杆菌。第二节 天然水的组成和基本特征总含盐量（TDS）：亨利定理：气体在液体中的溶解度正比于液体所接触的该种气体的分压。利定律并不能说明进一步的化学反应。溶解度 8.32 mg.L-1 (DO)。富营养化：在高生产率的水体中藻类生产旺盛，死藻的分解引起水中溶解氧水平的降低，这就是水体的富营养化。水中的CO2的增多可引起过量藻类的生长，因此 CO2常常是一个限制因素。二、天然水的性质1碳酸平衡（公式）：封闭体系， CT不变，其余各浓度变化。开放体系：CO2在气液相之间的平衡H2CO3* 不变。天然水中的碱度和酸度：碱度alkalinity：接受质子的总物质的量，包括强碱、弱碱及强碱弱酸盐。总碱度 = 酚酞碱度=酸度Acidity：总酸度=CO2酸度=无机酸度=3天然水体的缓冲能力公式： 优先污染物：也叫优控污染物，由于化学污染物种类繁多，世界各国都筛选出了一些毒性强、难降解、残留时间长、在环境中分布广的污染物优先进行研究和控制，称为优先污染物。第二节水中无机污染物的迁移转化1水中颗粒物：矿物微粒：主要指硅酸盐矿物。黏土矿物：主要是铝镁的硅酸盐，由其他矿物经化学风化而成，具有晶体层状结构、有粘性、具有胶体性质，可以生成稳定的聚集体。金属水合氧化物：在天然水体中以无机高分子及溶胶等形式存在，在水环境中发挥重要的胶体化学作用。腐殖质：带负电荷的高分子弱电解质，多含有COOH、OH等。在pH高，离子强度低条件下，羟基、羧基大多离解，负电荷相互排斥，构型伸展，亲水性强。在pH低、较高浓度金属离子存在下，各官能团难以离解，高分子趋于卷缩，亲水性弱，因而趋于沉淀或凝聚。悬浮沉积物和其他。2水环境中颗粒物的吸附作用：表面吸附物理吸附，与胶体的比表面积有关。离子交换吸附物理化学吸附，水环境中一部分胶体带负电荷，吸附一部份阳离子，同时释放等量其它阴离子。属可逆反应，不受温度影响，交换吸附能力与溶质的性质、浓度、吸附剂性质有关专属吸附受化学键作用外，还受加强的憎水键、 范德华力、氢键等的作用。水合氧化物胶体对金属离子有较强的专属吸附。 3、吸附等温线和等温式吸附是指溶质在界面层浓度升高的现象，水体中颗粒物对溶质的吸附是一个动态平衡过程。吸附等温式： H型：F型:L型:沉积物中重金属的释放: 沉积物中的重金属可能重新进入水体，这是产生二次污染的主要原因.二、颗粒物的聚集 凝聚 - 由电解质促成的聚集 絮凝 - 由聚合物促成的聚集四氧化-还原1. 电子活度和氧化还原电位电子活度:(H2的半电池反应) 氧化还原电位E与pE的关系: Ox + n e = Red2天然水体的pE-pH图（Fe的举例）水的氧化还原限度边界条件： 氧化限度：1.0130105Pa 氧分压 还原限度：1.0130105Pa 氢分压氧化限度：还原限度：在高H+活度，高电子活度的酸性还原介质中，Fe2+为主要形态。高H+活度，低电子活度的酸性氧化介质中, Fe3+为主要形态。低酸度氧化介质，Fe(OH)3(S)为主要形态。碱性还原介质，Fe(OH)2(S)为主要形态。3.天然水的pE和决定电位水中主要氧化剂：Fe(III)、Mn(IV)、S(VI)等；还原态为：H2O、Fe(II)、Mn(II)、S(-II)、有机物等。决定电位：某个单体系的含量比其他体系高得多，该单体系的电位几乎等于混合体系的pE，被视作决定电位。一般天然水体溶解氧是“决定电位”，而有机污染物积累的厌氧体系中有机物是“决定电位”。河流的氧下垂曲线：清洁区，分解区，腐败区，恢复区，清洁区。五、配位作用1.水中多数金属污染物以配合物形态存在2.天然水体中配合作用的特点：大多数配合物稳定的存在于水中；羟基、卤素配体的竞争配位作用，影响金属难溶盐的溶解度；重金属离子与不同配体的配位作用，改变其化学形态和毒性。腐殖质：腐殖质是由生物体物质在土壤、水和沉积物中转化而成的有机高分子化合物。分子量在300到30000以上。结构：含大量苯环，还含大量羧基、醇基和酚基，随亲水性基团含量的不同，腐殖质的水溶性不同，并且具有高分子电解质的特性，表现为酸性。 分类：腐殖酸（Humic acid）溶于稀碱不溶于酸富里酸（Fulvic acid）溶于酸碱， 腐黑物（Humin）不被酸碱提取。天然水体中重金属腐殖酸配合物的特征：迁移、毒性、行为。第三节 水中有机污染物的迁移转化一、分配作用（吸附与解吸） 1 分配理论分配作用（partition）：在非极性有机溶剂中，土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用，或干土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用。前者靠范德华力，后者是化学键力，如氢键、离子偶极键、配位键、键等。吸附等温线非线性，并存在竞争吸附作用，有放热现象。吸附作用（adsorption)：土壤（或沉积物）对有机化合物的吸着主要是溶质的分配过程（溶解），即有机化合物通过溶解作用分配到土壤有机质中，并经过一定时间达到分配平衡。 分配系数(Kp)：有机化合物在土壤有机质和水中含量的比值称为。非离子性有机化合物可通过溶解作用分配到土壤有机质中，并经过一定时间达到分配平衡；在溶质的整个溶解范围内，吸附等温线都是线性的，与表面吸附位无关，与土壤有机质的含量（SOM）有关；水-土的分配系数与溶质（有机化合物）的溶解度成反比。2标化分配系数(Koc)（公式）3. 生物浓缩因子 (BCF)生物浓缩：指生物体从周围环境中吸收的某些物质、元素或难分解的化合物，在体内积累，使生物体内该物质的浓度超过环境中浓度的现象。生物富集：生物机体或处于同一营养级上的许多生物种群，从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物，使生物体内该物质的浓度超过环境浓度的现象。生物放大：指某些在自然界不能降解或难降解的化学物质，在环境中通过食物链的延长和营养级的增加在生物体内逐级富集，浓度越来越大的现象。生物浓缩因子（KB）定义:有机体在生物体某一器官内的浓度与水中该有机物浓度之比，用BCF或KB表示。二、挥发作用三、水解作用水解作用：水解速率归结为由酸性催化、碱性催化和中性过程三个部分。四、光解作用真正意义上的有机物分解过程，它不可逆的改变了有机物的分子结构。1 直接光解进行光化学反应的光子占吸收光子数之比2 敏化光解（间接光解）：一个光吸收分子可能将它的过剩能量转移到一个接受体分子，导致接受体反应，这种反应就是光敏化反应。3 氧化反应（游离基反应）五、生物降解作用生长代谢：有毒有机物作为微生物培养的唯一碳源，使有毒有机物进行彻底的降解或矿化。共代谢：某些有机物不能作为微生物培养的唯一碳源，必须有另外的化合物提供微生物碳源或能源，该有机物才降解，它在难降解的有机物代谢过程中起重要作用。第四节 有毒有机物的归趋模型化合物迁移转化过程归纳为以下几个过程：负载过程（输入过程）：来源：人为排放，大气沉降，陆地径流形态过程：酸碱平衡,吸着作用。迁移过程：沉淀-溶解作用，对流作用，挥发作用，大气、沉积作用。转化过程：生物降解，光解作用，水解作用，氧化还原。生物积累过程：生物浓缩，生物放大。水体富营养化预测模型 1 水体的富营养化问题2 藻类的过多繁殖3 水中营养物质的来源：雨水，农业排水，城市污水，工业废水4 湖水营养化程度：总磷、总氮、叶绿素含量。 第四章：土壤环境化学全球范围的土壤环境问题：土壤酸化、盐碱化、土壤污染；土壤沙漠化（石漠化）；陆地植被破坏；水土流失。第一节 土壤的组成和性质一、土壤的组成： 土壤固体相（矿物质、有机质）；孔隙液相（水分溶液）；气相（空气）。次生硅酸盐：蒙脱石（小，高阳离子交换量）、伊利石、高岭石等。三、土壤的吸附性 1土壤胶体的性质（直径1-100nm）土壤胶体具有极大的比表面积和表面能。土壤胶体的电性：土壤胶体微粒一般带负电荷，形成一个负离子层（决定电位离子层），其外部由于电性吸引而形成一个正离子层（反离子层或扩散层），即合称双电层。 土壤胶体的凝聚性和分散性。2 土壤胶体的离子交换吸附土壤胶体扩散层中的补偿离子，离子交换。 盐基饱和土壤：土壤胶体吸附的阳离子全部是盐基阳离子时，这种土壤称为盐基饱和土壤。四、土壤的酸碱性1. 土壤酸度v 活性酸度 activity acidity（有效酸度）：土壤溶液中氢离子浓度的直接反映出来的酸度，通常用pH表示（通常描述土壤性质时表示作土壤pH值 ）。v 潜性酸度potential acidity：土壤胶体吸附的可代换性H+、Al3+离子造成的。H+、Al3+致酸离子只有通过离子交换作用产生H+离子才显示酸性。代换性酸度：用过量的中性盐（KCl、NaCl等) 淋洗土壤，溶液中金属离子与土壤中H+、Al3+离子交换。水解性酸度：用强碱弱酸盐淋洗土壤，溶液中金属离子可将土壤胶体吸附的H+、Al3+离子代换出来，同时生成弱酸，此时测定该弱酸的酸度称水解性酸度。活性酸度与潜性酸度可以相互转换，一定条件下可处于暂时平衡。潜性酸度是活性酸度的储备。2土壤碱度土壤溶液中的OH-离子，主要来源于碱金属和碱土金属的碳酸盐类，即碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度的总量称为总碱度，可用滴定法测定。3. 土壤的缓冲作用(1)土壤溶液的缓冲作用( pH 6.2 - 7.8）土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸和其它有机酸及其盐类，构成很好的缓冲体系。特别某些有机酸是两性物质，如：蛋白质、氨基酸、胡敏酸等。(2)土壤胶体的缓冲作用：土壤胶体中存在有代换性阳离子。(3)铝离子对碱的缓冲作用 酸性降水对土壤酸化的影响:第二节 土壤中重金属的迁移和转化土壤背景值:指在未受污染的情况下，天然土壤中的金属元素的基线含量。 重金属污染土壤的特点：重金属不被土壤微生物降解，可在土壤中不断积累，也可以为生物所富集，并通过食物链在人体内积累，危害人体健康。重金属一旦进入土壤就很难予以彻底的清除。二、影响重金属在土壤中归趋的主要因素：1. 土壤胶体对重金属的吸附2. 金属离子的配位作用3. 土壤中重金属的沉淀和溶解三、重金属在土壤植物体系中的迁移及其机制土壤-植物系统通过一系列物理化学或生物代谢过程对污染物进行吸附、交换、沉淀或降解作用，使污染物分解或去毒，从而净化和保护了环境。污染物由土壤向植物体系中的迁移：迁移方式：被动转移：脂溶性物质从高浓度一侧向低浓度侧，顺浓度梯度扩散，通过有类脂层屏障的生物膜；主动转移：在需消耗一定的代谢能量下，一些物质可在低浓度侧与膜上高浓度的特异性蛋白载体结合，通过生物膜至高浓度侧解离出原物质。3.影响重金属在土壤植物体系中迁移的因素： 植物种类 土壤种类：土壤的酸碱性和腐殖质含量。重金属形态 重金属在植物体内的迁移能力四、植物对重金属污染产生耐性的几种机制：1. 植物根系通过改变根际化学性状，原生质泌溢等作用限制重金属离子的跨膜吸收。2. 重金属与植物的细胞壁结合。3.酶系统的作用，保护酶活性的机制。 4.形成重金属硫蛋白或植物络合素（MT最主要的重金属解毒剂）第三节 土壤中农药的迁移和转化 一、土壤中农药的迁移1. 扩散：气态发生（挥发）；气-液、气-固界面 因素：土壤水分的含量，土壤吸附的影响，土壤的紧实度，温度，气流速度，农药种类。2.质体流动二.非离子型农药与土壤有机质的 作用1非离子型农药在土壤-水体系中的分配作用：三、农药在土壤中的迁移转化：1非生物降解：水解反应、光化学降解。2土壤微生物对农药的降解3.微生物在农药转化中的作用：矿化作用、共代谢作用、生物化学反应。4.微生物转化农药的方式：去毒作用、活化作用、结合、复合或加成作用、改变毒性谱、消效作用-酶促去毒作用。第五章：生物体内污染物质的运动过程及毒性第一节 物质通过生物膜的方式一、生物膜的结构1、膜孔滤过2、被动扩散（浓度扩散）3、被动易化扩散4、主体转运5、胞吞和胞饮第二节 污染物质在机体内的转运污染物质在机体内的运动过程包括吸收、分布、排泄和生物转化，转运包括：吸收分布。消除包括：排泄和生物转化。生物蓄积：机体长期接触某污染物质，若吸收超过排泄及其代谢转化，则会出现该污染物质在体内逐增的现象，称为生物蓄积。第三节 污染物质的生物富集、放大和积累一、生物富集生物富集：生物通过非吞食方式，从周围环境蓄积某种元素或难降解的物质，使其在机体内浓度超过周围环境中浓度的现象。影响生物浓缩系数的有关因素：1、在物质性质方面；2、在生物特征方面3、在环境条件方面。二、生物放大生物放大：同一食物链上的高营养级生物，通过吞食低营养级生物富集某种元素或难降解物质，使其在机体内的浓度随营养级数提高而增大的现象。三、生物积累生物积累：生物从周围环境和食物链蓄积某种元素或难降解物质，使其在机体中的浓度超过周围环境中浓度的现象。第四节 污染物质的生物转化一、生物转化中的酶酶是一类由细胞制造和分泌的、以蛋白质为主要成分的、具有催化活性的生物 催化剂。特点：1、催化专一性高；2、酶催化效率高3、酶催化需要温和的外界条件。三、生物氧化中的氢传递过程生物氧化是指有机物质在机体细胞内的氧化，并伴随有能量的释放。放出的能量主要通过二磷酸腺苷与正磷酸合成三磷酸腺苷而被暂时存放。氢传递过程的几种分类：1、有氧氧化中以分子氧为直接受氢体的递氢过程；2、有氧氧化中以分子氧为间接受氢体的递氢过程；3、无氧氧化中有机底物转化中间产物作受氢体的递氢过程；4、无氧氧化中某些无机含氧化合物作受氢体的递氢过程。四、耗氧有机污染物质的微生物降解1、糖类的微生物降解降解途径：1）多糖水解成单糖；2）单糖酵解成丙酮酸；3）丙酮酸的转化。2、脂肪的微生物降解降解途径：1）脂肪水解成脂肪酸和甘油； 2）甘油的转化； 3）脂肪酸的转化。3、蛋白质的微生物降解基本途径：1）蛋白质水解成氨基酸；2）氨基酸脱氨成脂肪酸。五、有毒有机污染物质生物转化类型1、耗氧反应类型：1）混合功能氧化酶加氧氧化；2）脱氢酶脱氢氧化； 3）氧化酶氧化。2、还原反应类型：1）可逆脱氢酶加氢还原； 2）硝基还原酶还原； 3）偶氮还原酶还原；4）还原脱氯酶还原。3、水解反应类型：1）羧酸酯酶使脂肪簇脂水解；2）芳香酯酶使芳香簇脂水解；3）磷酸脂酶使磷酸酯水解；4）酰胺酶使酰胺水解。4、若干重要结合反应类型：1）葡萄糖醛酸结合；2）硫酸结合；3）谷胱甘肽结合。六、有毒有机污染物质的微生物降解DDT的主要降解途径是：在微生物还原脱氯酶作用下，脱氯和脱氯化氢。七、氨及硫的微生物转化1、氮的微生物转化同化：绿色植物和微生物吸收硝态氮和铵态氮，组成机体中蛋白质、核酸等含氮有机质的过程。氨化：生物残体中的有机氮化合物被微生物分解而转变为氨态氮的过程。消化：氨在有氧条件下通过微生物作用，氧化为硝酸盐的过程。反硝化：硝酸盐在通气不良的情况下，通过微生物作用而还原的过程。（1）硝酸盐还原成亚硝酸；（2）硝酸盐还原成氮气；（3）硝酸盐还原成亚硝酸盐和氨。固氮：通过微生物的作用把分子态氮转化为氨的过程。2、硫的微生物转化1）硫化氢、单质硫等在微生物作用下氧化生成硫酸（硫化）2）硫酸盐、亚硫酸盐在微生物作用下还原生成硫化氢（反硫化）3）海水中硫酸盐还原生成硫化氢八、重金属元素的微生物转化1、汞：汞的生物甲基化；生物作用还原转化汞2、砷：砷的微生物甲基化；微生物使砷去甲基化九、污染物质的生物转化速率1、酶促反应的速率： pH；温度；抑制剂的影响。2、微生物反应的速率 1）微生物反应速率方程：L=L0e-kt 2）影响微生物反应速率的因素：链长规律，链分支规律，取代规律。 环境条件：pH、温度、营养物质、溶解氧、共存物质第五节 污染物质的毒性一、毒物的联合作用1、协同作用：联合作用的毒性大于其中各毒物成分单独作用毒性的总和。2、相加作用：联合作用的毒性等于其中各毒物成分单独作用毒性的总和。3、独立作用：毒物对机体的侵入途径、作用部位、作用机理等均不相同，因而其联合作用中各毒物的生物学效应彼此无关互不影响。独立作用的毒性低于相加作用高于其中单项毒物的毒性。4、拮抗作用：联合作用的毒性小于其中各毒物成分单独作用毒性的总和。二、毒作用的过程1、进入体液2、毒物与受体进行原发反应3、引发一系列的病理生理的继发反应三、毒作用的生物化学机制1、酶活性的抑制2、致突变作用：基因突变、转换、颠换、插入和缺少。3、致癌作用：化学致癌物质，非遗传毒物致癌物质：促癌物，助致癌物。4、致畸作用名词解释 1）被动扩散：脂溶性物质从高浓度侧像低浓度测，即顺浓度梯度扩散通过有类脂层屏障的生物膜。 2）被动易化扩散：有些物质可在高浓度侧与膜上特异性蛋白质载体结合，通过生物膜，至低浓度侧解离出原物质。 2）主动转运：在需要消耗一定的代谢能量下，一些物质可在低浓度侧与膜上高浓度特异性蛋白载体结合，通过生物膜，至高浓度侧解离出原物质。 3）肠肝循环：有些物质由胆汁排泄，在肠道运行中又重新被吸收的现象。或由肝脏排泄的物质，随胆汁进入肠道再吸收而重新经肝脏进入全身循环的过程。 4）血脑屏蔽（血脑屏障）：机体参与固有免疫的内部屏障之一，由介于血循环与脑实质间的软脑膜、脉络丛的脑毛细血管壁和包于壁外的胶质膜所组成，能阻挡病原生物和其他大分子物质由血循环进入脑组织和脑室。 5）阀剂量：长期暴露在毒物下，会引起机体受损害的最低剂量（浓度）。 6）酶的可逆和不可逆抑制剂：抑制剂就是能减小或消除酶活性，从而使酶的反应速率变慢或停止的物质。以比较牢固的共价键同酶结合，不能用渗析、超滤等物理方法来恢复酶的活性的抑制剂叫酶的不可逆抑制剂。另一部分抑制剂是同酶的结合处于可逆平衡状态，可用渗析法除去而恢复酶活性的物质称为可逆抑制剂。第六章：环境中的典型污染物 第一节 环境毒物能使人类、畜禽、鱼类或其他生物体显示体内毒性的那些环境污染物叫做环境毒物。条件：存在形态: As2O3 剧毒； Cr(VI)毒物； Hg(CH3)2有机态剧毒。转移途径：NH3 （转入血液）进入人脑（中毒）剂量确定一化合物是否是毒性的定量标准：1 毒物剂量（浓度）根据剂量大小引起毒作用快慢的不同，将毒作用分成急性、慢性和亚急（慢）性三种。急性毒作用一般以半数有效剂量(ED50）或半数有效浓度（EC50）表示，即毒物引起一群受试生物的半数产生同一毒作用所需要的毒物的剂量或浓度。若以死亡率作为毒作用的观察指标，则称为半致死量( LD50 )或半致死浓度（LC50）。2生物半衰期某一毒物在有机体某个部位蓄积的能力或是有机体的代谢转化以至排出体外的能力，可用生物半衰期来衡量。3 污染物在环境介质的传输：（1）水/气界面的物质传输（2）土壤/大气界面的物质传输（3）水/沉积物界面的物质传输环境介质逸度：第二节 重金属毒物有毒重金属是指非人体必需又有害的重金属元素和化合物，在人体中只有少量存在但对正常代谢作用产生灾难性的影响。重金属毒物对人体的毒害程度与其种类、存在的化学形态、进入人体的途径及受害人体的情况不同。1汞水俣病（面瘫精神失常） (1)迁移转化：汞的重要特点是能以零价的形式存在于大气、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，气相汞的最后归趋是进入土壤和海底沉积层。(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，又叫生物甲基化。2镉Cadmium水稻、小麦等对镉的富集能力很强，对人体的肾脏、肝脏、骨骼、血液系统等都有较大的损害作用，还能破坏人体的新陈代谢功能。镉对骨质的破坏作用在于它阻碍了Ca的吸收，导致骨质松软。骨痛病痛痛病，1955年首次发现于日本富山。第三节 有毒有机物1持久性有机污染物（毒物）Persistent Organic Pollutants(POPs) 通过各种环境介质（水、大气、生物体等）能够长距离迁移并长期存在于环境，具有长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性，对人类健康和环境具有严重危害的天然或人工合成的有机污染物质。特性：能在环境中持久地存在；能蓄积在食物链中对有较高营养等级的生物造成影响；能够长距离迁移到达偏远的极地地区；在相应环境浓度下会对接触该物质的生物造成有害或者有毒效应。2多环芳烃PAHs （Polycyclic aromatic hydrocarbons）PAHs分子中存在“湾区”，是其具有致癌性的主要原因。3表面活性剂 分子中同时具有亲水性基团和疏水性基团的物质。能显著改变液体的表面张力或两相界面的张力，具有良好的乳化或破乳；湿润、渗透或反渗透；分散或凝聚；气泡、稳定和增加溶解力等作用。4“三致”性毒物致癌（carcinogenesis）环境毒物诱发人体内滋生恶性肿瘤或良性肿瘤。致畸（teratogenesis）外源性环境因素对母体内胎儿产生的毒性。致突变毒物（mutagenesis）生物体中细胞的遗传性质发生了突然的变异。5环境激素：指那些进入人体后能对人的生殖功能产生恶性影响的毒物，直接影响到人类的遗传性疾病。 第七章：受污染环境的修复 修复(remediation)是指采取人为或自然过程，使环境介质中的污染物去除或无害化，使受污染场址恢复原有功能的技术。第一节 微生物修复 1作用：微生物对重金属的吸附积累 改变金属的价态，使其固定于土壤 甲基化和脱甲基化第二节 植物修复技术(phytoremediation)1植物修复方式(1)植物提取(phytoextration)(2)植物稳定(phytostabilization)(3)植物挥发2植物耐金属毒害的机制包括：细胞壁钝化、跨膜运输减少、主动外排、区域化分布、螯合、合成逆境蛋白。其中最主要、最普遍的机制是通过诱导金属配位体的合成。第三节 化学修复技术化学氧化修复技术是利用氧化剂的氧化性能，使污染物氧化分解，转变成无毒或毒性较小的物质，从而消除土壤和水体环境的污染。深度氧化技术（advanced oxidation process，AOP），是指在体系中能产生具有高度反应活性的自由基（如羟基自由基，OH），充分利用自由基的活性，快速彻底地氧化有机污染物（1）高锰酸钾氧化法（2）臭氧氧化技术（3）过氧化氢及Fenton/氧化技术第四节 电动力学修复法主要是通过在污染土壤两侧施加直流电压形成电场梯度，土壤中的污染物质在电场作用下被带到电极两端从而清洁污染土壤。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除