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2017年12月17日 星期日

丁酉(鸡)年十月三十

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  环境中的污染物在地质作用下周而复始的运动过程。
  环境污染物的地质大循环是遵循一般物质地质大循环的规律的。物质地质大循环如图1所示。

  环境中的污染物有的来自自然过程,有的来自人为释放。自然过程包括岩石风化、火山喷发、大气降尘、水流冲刷等过程,把污染物输送入环境。人为释放如自然资源的开发利用,特别是金属矿床的开采和冶炼,工业的废水、废气、废渣的排放等,都会把污染物排入大气、河流、土壤之中,参与地质大循环。某些污染物如汞、镉、砷、铬、铅的循环过程如下。
  汞循环 环境中的汞主要是元素汞、二价汞化合物等。元素汞比重大,不溶于水,往往在废水排放口附近沉积、富集。二价汞离子能被有机胶体和无机胶体吸附,并随着这些载体一起在水体中运动。这些微粒如果聚集成颗粒较大的聚集体,就能在水体中沉降到底层,成为沉积物,并在微生物的作用下,生成甲基汞和二甲基汞。甲基汞溶于水中,被水生生物吸收和富集,通过食物链传递。二甲基汞挥发后进入大气而扩散。二价汞也可以与羟基或络离子结合,生成Hg(OH)+、Hg(OH)2、Hg(OH)婣和Hg(OH)厈,以及 HgCl+、HgCl2、HgCl婣等。汞与氯离子的络合特别明显,当环境中含Cl-为0.0001摩尔时,Hg(OH)2和HgS的溶解度可以增加55~408倍。因此河流中悬浮物吸附的汞和沉积物中的汞进入海洋后,又可以解吸出来。在还原条件下,二价汞又可以被还原成元素汞,挥发后以汞蒸汽的形态进入大气。在含H2S的还原环境中汞可以形成硫化汞。
  镉循环 由于含镉的岩石风化,镉矿床的开采,特别是随着工业上大量使用镉作为电镀、染料以及热塑性塑料的稳定剂后,镉在环境中的循环量增加了。镉的溶解度较汞大,因此环境中有简单的镉离子存在。河流底泥对水中的镉有很强吸附作用,底泥对镉的浓集系数在5000~50000之间。腐殖质是河水中镉离子的主要吸附剂,吸附速度很快。腐殖质又可以对镉进行螯合,因此镉便随着河水迁移。镉与羟基和氯离子络合,生成 CdOH+、Cd(OH)2、Cd(OH)婣,以及CdCl+、CdCl2等络合物,环境中的 Cl-对镉的络合仅次于汞。被吸附、螯合和络合的镉被河水携带入海,在河口处和海水逐步混合,因水相的盐度不断升高,吸附的镉在不同程度上被海水中的 Na+、Mg2+ 所代替,使镉又重新洗脱回到水相中。所以河水中的悬浮固体或腐殖质实质上起着把镉输送入海洋的作用。另一方面,被胶体吸附的镉入海以后,由于海水的盐度大而絮凝沉淀到海底,在还原条件下,镉便生成硫化镉而沉淀,最后作为海洋沉积物继续参与地质大循环。
  砷循环 在自然状态下,从岩石和矿物中风化出来的砷,以及人为排放的砷,大都存在于地表水体和沉积物中。砷在水体中有四种价态 (+5、+3、0、-3)。元素砷只有在很少情况下存在,负三价砷只在还原条件下产生。因此,自然界中的砷主要是以砷酸盐和亚砷酸盐的形式存在。前者毒性只有后者的1/60。砷酸盐很易被水合氧化铁所吸附而共沉。亚砷酸盐在行为上也类似于砷酸盐,可以被氢氧化铁吸附而共沉。砷对硫有亲合力,易形成砷的硫化物而被固定下来。砷在湖泊中的循环如图2所示。在富氧的表层湖水中,低价砷有被氧化成砷酸盐的倾向。砷酸盐在转入缺氧的低层湖水后,被硫化氢还原成HAsO2和AsS娛,最后转变为难溶的砷的硫化物。微生物的甲基化作用能使砷再度溶于水中,参与生物循环。除了局部循环外,大部分淋溶出来的砷随着地表径流进入江河,最终输往海洋。

  铬循环 铬在环境中的循环与环境氧化-还原条件有密切关系。在强氧化条件下,铬可以形成具有很高的迁移能力的易溶性铬酸盐;在还原条件下,铬则形成难溶性化合物沉淀下来。因此在氧化-还原电位发生剧变的地方,常出现铬的富集。铬也可以被腐殖质吸收,以溶胶状态发生迁移。
  铅循环 铅的地质大循环特点同镉相似。铅很容易被有机胶体或无机胶体吸附:被有机胶体的吸附顺序为Pb2+>Cu2+>Ni2+>Zn2+>Cd2+>Fe2+>Mn2+;被蒙脱石等无机胶体吸附的顺序也是铅占第一位。因此铅在河流的迁移时很易进入底泥沉积物中。据研究,铅在离排污口10公里处,就有90%被净化。而溶液中的铅则随河水进入海洋,并参与海洋沉积物的地质大循环。
  含有上述污染物的颗粒物通过大气传输,在环境中迁移。其中大的在一定条件下沉降到地面,小的则可被降水淋洗,进入河、湖、海等水体,参与地质大循环。

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更新时间 : 2009-06-17

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