海洋污染概述
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1、主講人:張曼霞 大連海事大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 D M U 第三章 海 洋 污 染 概 述 2 海洋污染 1926年 20世紀(jì)初 1954年 1969年 第一次世界大戰(zhàn)后 海上石油運(yùn)輸量增多 航海者注意石油污染 美華盛頓會議 企圖達(dá)成海上油污控制國際協(xié)議 國際防止海上油污公約 美國 海上大面積油膜對海洋生物有害影響 “托利 卡尼翁 ” 號海難 海洋污染的巨大危害 3 海洋污染的定義 1970年,聯(lián)合國 海洋污染科學(xué)問題專家聯(lián)合組 : 人類直接或間接把物質(zhì)或能量引入海洋環(huán)境,其中包 括河口灣,以致造成損害生物資源,危害人類健康, 妨礙包括捕魚在內(nèi)的各種海洋活動,損壞海洋使用質(zhì) 量及減損環(huán)境優(yōu)美等
2、有害影響。 4 海洋污染的定義 1982年 海洋法公約 : 人類直接或間接把物質(zhì)或能量引入海洋環(huán)境,其 中包括河口灣,以致造成 或可能造成 損害生物資 源 和海洋生物 ,危害人類健康,妨礙包括捕魚 和 海洋其他正常用途 在內(nèi)的各種海洋活動,損壞海 水使用質(zhì)量和減損環(huán)境優(yōu)美等有害影響。 5 海洋污染的定義 思考 1:按上述海洋污染的定義,如果不引起負(fù) 效應(yīng),如引入適量的營養(yǎng)鹽,對漁業(yè)產(chǎn)量有所提 高,是否就不認(rèn)為是污染 ? 強(qiáng)調(diào)海洋生態(tài)系統(tǒng)健康 保護(hù)健康的海洋生態(tài)系統(tǒng) 健康的生態(tài)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)(馬世駿) 結(jié)構(gòu)的平衡 功能的平衡 物質(zhì)的進(jìn)和出的平衡 6 海洋污染的定義 思考 2:按上述海洋污染的定義,是
3、否應(yīng)該禁止 排放污染物 ? 海洋有凈化能力 可以排污 排污有限度 不能超出環(huán)境容量 7 海洋污染的特點 污染源多且復(fù)雜 多渠道:排污管道、河流、大氣、海上船只、 石油平臺等等。 海水中的 DDT大都同通過大氣進(jìn)入海域。 多類別:放射性核素、痕量重金屬、無機(jī)物、 營養(yǎng)鹽、難降解有機(jī)氯農(nóng)藥、油膜等。 8 海洋污染的特點 污染持續(xù)性強(qiáng)、危害性大 海洋是地球上污染物的歸宿: 位于各圈層的最低層 很難轉(zhuǎn)移到別處 積累不溶解 /難降解物質(zhì):重金屬、有機(jī)氯農(nóng)藥。 DDT 需要 1050年 分解 50% 全世界 25年 300萬噸 DDT 100萬噸在海洋 污染物傳遞、富集、轉(zhuǎn)化: 無機(jī)汞轉(zhuǎn)化為有機(jī)汞 甲基汞
4、的毒性比無機(jī)汞大 污染物不消失 二戰(zhàn)時期德國投棄的芥子氣 影響現(xiàn)在波羅的海漁民 9 海洋污染的特點 污染擴(kuò)散范圍大 世界海洋相互溝通,海水不停運(yùn)動 多氯聯(lián)苯 海洋中原本不存在,在北冰洋 和南極洲捕獲的鯨魚,太平洋復(fù)活節(jié)島周圍發(fā) 現(xiàn)。 日本海的瀝青團(tuán)塊 出現(xiàn)在美國和加拿大 西海岸沙灘上。 10 海洋污染的特點 防治困難 海洋污染積累過程漫長,不易及時發(fā)現(xiàn) 需要依靠長期治理 治理費用大 危害影響面廣 難以徹底清除 11 4.2 海洋污染物 海洋污染物: 由人類引入海洋(包括河口灣),并對海洋環(huán) 境的組成和性質(zhì)發(fā)生直接或間接有害影響的物質(zhì)。 主要來源:大陸徑流、大氣。 污染形態(tài):廢水、廢渣、廢氣。
5、12 4.2.1 海洋污染物分類 按照性質(zhì)分類 海洋污染物 化學(xué)污染物 物理污染物 生物污染物 無機(jī)污染物 有機(jī)污染物 熱污染物 放射性污染物 病原體 變應(yīng)原污染物 海洋污染物 化學(xué)污染物 物理污染物 生物污染物 無機(jī)污染物 有機(jī)污染物 熱污染物 放射性污染物 病原體 變應(yīng)原污染物 13 海洋污染物分類 按照來源、性質(zhì)、毒性分類(常用) 海洋污染物 一、化石燃料 /石油及其產(chǎn)品 二、金屬和酸堿 三、有機(jī)化合物產(chǎn)品 四、有機(jī)物和營養(yǎng)鹽 五、固體廢物 六、熱污染 七、人造放射性核物質(zhì) 八、病原體污染物 海洋污染物 一、化石燃料 石油及其產(chǎn)品 二、金屬和酸堿 三、有機(jī)化合物產(chǎn)品 四、耗氧有機(jī)物和營養(yǎng)
6、鹽 五、固體廢物 六、熱污染 七、人造放射性核物質(zhì) 八、病原體污染物 14 海洋污染源 污染源定義: 造成環(huán)境污染的污染物發(fā)生源,包括向環(huán)境排 放有害物質(zhì)或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生有害影響的場所、設(shè)備、 裝置等。 15 污染源分類 臨海工廠的直接排污管(渠)道、市政綜 合排污管(渠)道、入海河流、沿海油田、 港口等。 1 陸源型 源頭來自船舶、海上石油平臺等,能直接 入海。 2 海上型 通過大氣沉降、大氣降水是污染物進(jìn)入海 中。 3 大氣型 按照污染物發(fā)生地點分類 16 揮發(fā)性強(qiáng)的農(nóng)藥、二氧化硫 和某些重金屬 石油平臺 疏浚船 大氣沉降 普通船 17 各類船舶排出的含油壓艙水、洗艙水、機(jī)艙污水、 以及生活垃
7、圾。 海上石油平臺排放的含油污水和鉆井泥漿。 通過專用運(yùn)載船舶傾倒入海的港池、船道疏浚泥及 其它固體和液體廢棄物。 海損事故,如船舶,尤其是油輪因觸礁、擱淺或碰 撞,以及海上石油鉆井平臺的井噴事故等,使石油 等污染物泄漏入海。 18 海上進(jìn)入海洋的污染物質(zhì) 19 污染源分類 排污管(渠)道、入海河流、海港、 船舶 、 海上平臺等 1 點源 大氣污染源、沿海油田、地表徑流 2 面源 船舶 3 流動源 按照污染物入海方式分類 海洋污染物的遷移轉(zhuǎn)化 海洋生物和顆粒物表面的吸附 在不同介質(zhì)間的分配、 在水體中的擴(kuò)散 海流輸運(yùn)過程等 污染物遷移 (分布、輸運(yùn) ) 污染 物轉(zhuǎn) 化 轉(zhuǎn)化和降解 光照 水化學(xué)
8、 生物等因素介導(dǎo) 光 照 水 相 氣 相 沉 積 相 21 海洋污染物的遷移過程 污染物的遷移: 在海洋環(huán)境中污染物通過參與物理、化學(xué)或生物 過程而產(chǎn)生 空間位置的移動 ,或由一種地球化學(xué) 相(如海水、沉積物、大氣、生物體)向另一種 地球化學(xué) 相轉(zhuǎn)移 。 22 海洋污染物的遷移過程 污染物向海洋環(huán)境和在海洋環(huán)境中的遷移過程: 物理過程 1 化學(xué)過程 2 生物過程 3 23 海洋污染物的遷移過程 物理 過程 污染物被河流、大氣輸送入海 在海氣界面間的蒸發(fā)、沉降 入海后在海水中的擴(kuò)散和海流搬運(yùn) 顆粒態(tài)污染物在海洋水體中的重力沉降等 24 海洋污染物的遷移過程 化學(xué) 過程 氧化、還原、水解、絡(luò)合、分
9、解等,使污染物 在單一介質(zhì)中遷移或由一相轉(zhuǎn)入另一相,都屬于 化學(xué)遷移過程。 常常伴隨有污染物形態(tài)的轉(zhuǎn)變。 25 海洋污染物的遷移過程 生物 過程 污染物經(jīng)海洋生物的吸收、代謝、排泄 尸體的分解、碎屑沉降作用 生物在運(yùn)動過程中對污染物的搬運(yùn) 污染物在水體和生物體之間遷移,或從一個海區(qū) 或水層轉(zhuǎn)到另一海區(qū)或水層,以及在海洋食物鏈中 的傳遞 思考:如何區(qū)別遷移過程還是轉(zhuǎn)化過程?如微生物對石油等 有機(jī)物的降解作用和對金屬的烷基化作用 26 海洋污染物的遷移過程 1976年國際海洋污染物遷移討論會,將最重要的 遷移過程總結(jié)歸納為: 海洋 1 4 3 5 2 河流 -海洋 空氣 -海洋 顆粒物 -海洋 生
10、物 -海洋 沉積物 -海洋 27 空氣海洋界面 海 洋 表面微層 /微表層 (小于 0.1毫米厚度的薄層) 大 氣 微表層對海氣間物質(zhì)的交換速率起支配作用 大部分物質(zhì)在海氣界面雙向遷移, 但凈通量是輸入海洋 28 空氣海洋界面 主要輸送污染物類別: 陸源重金屬微量元素(如汞、鉛等) 包括某些石油烴和有機(jī)氯在內(nèi)的有機(jī)物 放射性核素 微生物等 鉛和汞從海面氣溶膠進(jìn)入大洋的量 河流輸入量 近海傾廢區(qū)的某些污染物通過大氣向陸地輸送 29 河流海洋界面 河 -海界面物理混合過程較快 由于酸堿度、鹽度等環(huán)境因素的改變、化學(xué)過程 也較為復(fù)雜 30 河流海洋界面 河流輸送的溶解態(tài)和懸浮態(tài)污染物的行為取決于:
11、1. 環(huán)境酸堿度 2. 鹽度:影響絮凝作用速率 污染物遷移和歸宿 3. 氧化還原狀況: 許多河口海域的氧化還原電位和溶解氧含量在 水平和垂直方向上都有差異,使變價元素在同一 海域的不同部位有不同價態(tài) 4. 有機(jī)物和膠體的含量 5. 河口的地理環(huán)境差異 31 河流海洋界面 河口海域是人類活動影響最大的區(qū)域: 全世界的污染物質(zhì)大部分是經(jīng)過河流入海的。 每年經(jīng)河流進(jìn)入海洋的淡水量約 4 1016升。 懸浮物質(zhì)和溶解鹽類約 2 1013千克(溶解和顆 粒態(tài)金屬和有機(jī)污染物在內(nèi)) 18左右是溶解鹽類 82左右是懸浮固體物質(zhì)。 與淡水一道進(jìn)入海灣和河口的顆粒物質(zhì),其中 只有一部分到達(dá)深海,大部分都滯聚在河
12、口海 域和沿岸沉積物中。 32 顆粒物海洋界面 海洋顆粒物質(zhì)的成分主要是: 無機(jī)碎屑 生物尸體 糞粒 骨骼 粒徑范圍:大多為 1 100微米 33 顆粒物海洋界面 顆粒物在水中的沉降速率與粒徑大小成正相關(guān): 100微米粒徑石英球在 10 時的沉降速率為 0.7厘米 /秒 。 顆粒物的豐度取決于: 從海面和大陸邊緣進(jìn)入海洋的 無機(jī)物質(zhì)的量 海洋 生物的數(shù)量及活動 34 顆粒物海洋界面 顆粒物沉降過程中,還伴隨著對海水中溶解元素 的 吸附 和 解吸 作用。 在河口海域 :顆粒物可以 吸附 離子或分子態(tài)污染物 使之從水體轉(zhuǎn)入沉積物 在河口海域 :吸附了污染物的河生顆粒物質(zhì)也可以 解吸 ,出于以下原因
13、: 顆粒物表面積縮小或吸附平衡改變。 與海水中高濃度的鈣、鎂離子交換,污染物離子或分 子重新進(jìn)入水體。 35 顆粒物海洋界面 顆粒物海洋界面間的遷移作用: 2 1 在河流向海洋輸送污染物過程 起主要作用 在污染物向海底的遷移過程起著重要作用 36 沉積物海洋界面 該界面發(fā)生著復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物過程。 沉積物是大多數(shù)海洋污染物的最后歸宿和儲藏 庫。 水體中物質(zhì)的沉積過程: 溶解性組分發(fā)生化學(xué)沉淀; 膠體顆粒凝聚沉降; 顆粒狀物質(zhì)發(fā)生物理性重力沉降; 水體等溫蒸發(fā)致使其中溶解性鹽類過飽和析出。 微生物氧化還原作用是重要因素,如生成 Fe(OH)3和 FeS沉淀。 37 沉積物海洋界面 污染物在
14、沉積物海洋界面中的遷移活動: 底層流和波浪 的作用再懸浮 底層流搬運(yùn) 再遷移 長期的成巖作用 有機(jī)結(jié)合態(tài)污染物 被氧化、分解 進(jìn)入間隙水 表層沉積物 異地沉降 濃度梯度擴(kuò)散到上覆水 二次污染 顆粒態(tài)污染物沉降 底層流搬 運(yùn)再遷移 長期的成巖作用 深層沉積物 38 沉積物海洋界面 底棲動物的影響: 攪動沉積物從而改變理化環(huán)境 如改變?nèi)芙庋鹾亢脱趸€原電位。 泵吸海水,增強(qiáng)沉積物 -間隙水間交換作用。 39 生物海洋界面 污染物 排泄到 海洋 A吸收過程 B累積 過程 C同化 和 轉(zhuǎn)化 D食物鏈 傳遞 E 代謝和排出 排出無毒或 低毒的有機(jī) 結(jié)合態(tài)金屬 40 A 吸收 過程 生物體吸收環(huán)境中物質(zhì)
15、的情況有三種: 體表直接吸收:藻類植物、原生動物和多種微 生物; 根系吸收:高等植物; 吞食吸收:大多數(shù)動物。 在上述三種情況中,前兩種屬于直接從環(huán)境中 攝取,后一種則需要通過食物鏈進(jìn)行攝取。 41 B.累積過程 相當(dāng)一部分污染物進(jìn)入環(huán)境后即被一些生物直接 吸收,在生物體內(nèi)積累起來。有的則通過不同營 養(yǎng)級的傳遞、運(yùn)移使頂級生物的污染物富集達(dá)到 嚴(yán)重程度,可使人體發(fā)生嚴(yán)重的疾病。 如日本有名的“水俁病”即是食用富集了大量有 機(jī)汞的魚類引起,而“痛痛病”是鎘的富集引起 的疾病。 B.累積過程 海洋生物對許多種重金屬元素和有機(jī)氯農(nóng)藥的 濃縮系數(shù)可達(dá) 103 105。 底棲生物如貽貝和牡蠣對重金屬、烴
16、類、石油 和農(nóng)藥都有較大的積累作用,已被用來作為海 洋污染的指示生物。 C.同化作用 同化作用 /合成代謝是指生物體把從外界環(huán)境中 獲取的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì) ,并且儲 存能量的變化過程。即生物體利用能量將小分 子合成為大分子的一系列代謝途徑 . 44 D. 污染物在食物鏈中的傳遞 生物的攝食造成了污染物沿食物鏈的傳遞。 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 、 不易降解 的污染物,食物鏈傳 遞的效應(yīng)十分顯著。 45 D.污染物在食物鏈中的傳遞 案例 1:有機(jī)氯農(nóng)藥六六六,以及甲基汞等,在 生物體內(nèi)的濃度隨營養(yǎng)級的升高而升高,表現(xiàn)出 明顯的生物放大現(xiàn)象,而積累在高營養(yǎng)級生物體 內(nèi)的六六六后甲基汞,有相當(dāng)一部分
17、是通過對低 營養(yǎng)級生物的攝食獲得的。 46 D.污染物在食物鏈中的傳遞 案例 2:對三丁基錫沿藻 輪蟲 糠蝦這一 食物鏈傳遞的研究雖然未能證實有生物放大現(xiàn)象 存在,但是糠蝦體內(nèi)的三丁基錫有近 50% 來自輪 蟲 海洋生物通過攝食引起的污染物積累是非常顯 著的。 47 D.污染物在食物鏈中的傳遞 案例 3:海洋水體的溶解態(tài)重金屬砷對橈足類、藤 壺、牡蠣等生物的可利用性都不高,但如果給以能 夠結(jié)合砷的微藻作為食物,傳遞比例可以達(dá)到 25%- -50%。 鎘從褐指藻向蝦的傳遞效率達(dá)到 66% (秦松等, 1993 ) 48 D.污染物在食物鏈中的傳遞 影響污染物在食物鏈中傳遞效率的因素現(xiàn)在還 了解不
18、多,可能的因素包括: 污染物自身的理化特征 與污染物共存的食物的影響 生物個體生理特征 前一營養(yǎng)級生物對污染物的代謝轉(zhuǎn)化等 49 E. 代謝與排出過程 進(jìn)入生物體內(nèi)的有機(jī)污染物通常需要經(jīng)過生物 體內(nèi)酶類的代謝轉(zhuǎn)化,生成水溶性較高的代謝產(chǎn) 物并排出體外。 污染物的排出過程與污染物的性質(zhì)有關(guān)。 生物體對有機(jī)污染物的排出情況受到其體內(nèi)代 謝酶種類和活性的限制。 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不易被轉(zhuǎn)化的有機(jī)污染物則可 以長期保留在生物體內(nèi)。 重金屬污染物一般不經(jīng)歷生物體內(nèi)的代謝轉(zhuǎn)換 過程,而是通過在體內(nèi)的分配過程,將污染物逐 漸排出體外。 50 E. 代謝與排出過程 海洋生物中污染物的排出一般表現(xiàn)出起始的 快 速排
19、出 和隨后的 緩慢排出 兩個過程。 被生物吸附在體表、粘液中的重金屬,以及在 生物體內(nèi)和低親和力生物分子結(jié)合的重金屬, 可以在數(shù)小時到數(shù)周的時間被釋放出來; 結(jié)合在骨骼、金屬硫蛋白、鐵蛋白等處的重金 屬,排出時間需要數(shù)月到數(shù)年。 51 E. 代謝與排出過程 重金屬排出案例:在毛蚶體內(nèi)汞的排出試驗中, 前 10天汞排出速率最高,排出率達(dá)到 40%,而 10 天后排出速率明顯降低,排出率僅升至 53.8% , 而以后相當(dāng)長的一段時間內(nèi),排出率都在 40%- 50% 之間波動,表現(xiàn)出明顯的雙相排出特征(吳 玉霖等, 1983)。 快速交換隔室和慢速交換隔室中污染物是以不 同方式同生物相結(jié)合的。 52
20、 二、污染物的轉(zhuǎn)化過程 轉(zhuǎn)化過程: 污染物由一種存在形態(tài)向另一種存在形態(tài)的轉(zhuǎn) 變。 會影響到污染物在海洋中的分布、遷移、停留、 富集以及它們的毒性、底質(zhì)的二次污染等。 53 二、污染物的轉(zhuǎn)化過程 污染物在海洋環(huán)境中的轉(zhuǎn)化過程: 物理過程 1 化學(xué)過程 2 生物過程 3 54 2.1 污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程 化學(xué)轉(zhuǎn)化在環(huán)境中比物理轉(zhuǎn)化更為普遍 , 氧化還原 和絡(luò)合、水解等作用最為常見。 水解是有害物質(zhì)(鹽類)同水發(fā)生反應(yīng) 不僅使 有害物的性質(zhì)發(fā)生變化,而且也促使這些物質(zhì)進(jìn)一 步分解和轉(zhuǎn)化。 水中含有各種無機(jī)和有機(jī)配位體或螯合劑,都可以 與水中的有害物質(zhì)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng) 改變它們的存 在狀態(tài)。 55 2
21、.1 污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程 1 中和置換反應(yīng) : 污染物進(jìn)入生態(tài)系在水溶液中稀釋,溶解后多呈 離子態(tài),所以很容易和環(huán)境中酸、堿性物質(zhì)起中 和置換反應(yīng)。 例如堿性廢液排入酸性水體中得到中和。鹵化 物形態(tài)的鉛轉(zhuǎn)化為碳酸鉛、硫酸鉛等。 56 2.1 污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程 2 氧化還原作用 : 物質(zhì)排入環(huán)境中發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 重金屬在一定的氧化還原條件下,很容易接受 電子或失去電子,出現(xiàn)價態(tài)的變化 不僅是 化學(xué)性質(zhì)(如毒性)發(fā)生變化,而且遷移能力 也會發(fā)生變化。 如一氧化氮變成二氧化氮;一價汞離子和二價 汞離子間可以發(fā)生如下反應(yīng): 2 Hg+ Hg 2+Hg0 57 2.1 污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程 3
22、 光化學(xué)反應(yīng): 許多農(nóng)藥化合物、氮氧化物、碳?xì)浠镌谔柟?作用下發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生異構(gòu)化、水解、 置換、分解、氧化等作用。 例如,一氧化氮和碳?xì)浠镌?二氧化氮、 臭氧、過氧乙酰硝酸酯等(有害的二次污染物) 谷硫磷等殺蟲劑在紫外光照射下 多種代謝 物(無殺蟲能力) 58 2.2 污染物的物理轉(zhuǎn)化過程 凝聚:膠體顆粒的聚集。 吸附:物質(zhì)(主要是固體物質(zhì))表面吸住周圍 介質(zhì)(液體或氣體)中的分子或離子現(xiàn)象。 放射性元素蛻變:由于能量差作用,使得一個 原子核蛻變成別的原子核或其他基本粒子。 59 2.3 污染物的生物轉(zhuǎn)化過程 生物轉(zhuǎn)化是污染物通過生物的吸收和代謝作用 而發(fā)生的變化。 因生物的
23、作用而發(fā)生物質(zhì)形態(tài)、性質(zhì)的變化。 60 2.3 污染物的生物轉(zhuǎn)化過程 污染物都能被生物吸收。這些物質(zhì)進(jìn)入生物體內(nèi)在 各種酶系參與下發(fā)生氧化、還原、水解、絡(luò)合等反 應(yīng)。 經(jīng)過這些過程有的毒物轉(zhuǎn)化成無毒物質(zhì),有的毒性 反而增強(qiáng)。 如許多高等植物吸收苯酚后生成復(fù)雜的化合物(酚糖 苷等)而使毒性消失;植物對氰化物也有類似機(jī)能, 許多農(nóng)藥在生物體內(nèi)均發(fā)生不同程度反應(yīng)與轉(zhuǎn)化。 生物還吸附氣體如二氧化硫、氟化氫等并吸滯塵埃。 61 2.3 污染物的生物轉(zhuǎn)化過程 砷、汞等經(jīng)過微生物作用進(jìn)入動物體后甲基化成 甲基砷,甲基汞等 毒性加劇 Hg2+ + 2R-CH3 CH 3HgCH3 CH 3Hg+ 酚類、氰化物
24、等可被微生物降解成水,二氧化碳、 氨等 毒性減弱 許多農(nóng)藥在微生物作用下起氧化還原反應(yīng)。 有機(jī)化合物在細(xì)菌作用下可使芳香環(huán)開裂。 碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)在細(xì)菌作用下分解。 62 生物體內(nèi)的代謝轉(zhuǎn)化 生物體內(nèi)的代謝轉(zhuǎn)化過程包括兩相反應(yīng)體系: 相反應(yīng)體系 氧化反應(yīng) 將氧原子加入到污染物中以產(chǎn)生極性集團(tuán),如羥 基,從而加速污染物的排除。 相反應(yīng) 水溶過程 將 相反應(yīng)產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物與生物體內(nèi)的水溶性 分子結(jié)合,增加產(chǎn)物的水溶性,同時降低其毒 性,并促進(jìn)結(jié)合產(chǎn)物的排出。 外源物質(zhì)還可以發(fā)生水解反應(yīng)和還原反應(yīng)。 63 生物體內(nèi)的代謝轉(zhuǎn)化 影響污染物在生物體內(nèi)的代謝和轉(zhuǎn)化的因素 酶誘導(dǎo)情況 環(huán)境因素 生物
25、自身因素等 污染物代謝的影響作用: 對污染物在生物體內(nèi)的累積情況 污染物的毒性狀況 64 生物體內(nèi)的代謝轉(zhuǎn)化 大部分生物代謝過程可以降低污染物毒性,并 將污染物盡快排出體外 但也有部分污染物經(jīng)過代謝轉(zhuǎn)化之后毒性反而 增強(qiáng)。 例如,苯并芘本身并非致癌物質(zhì),但是,在經(jīng) 過細(xì)胞色素 P450酶的氧化反應(yīng)后可以生成環(huán)氧 化物,被水解后可以生成具有致癌活性的代謝 產(chǎn)物。 65 生物體內(nèi)的代謝轉(zhuǎn)化 案例:多環(huán)芳烴 由于魚類中存在完善的 相和 相反應(yīng)體系, 尤其是 相反應(yīng)體系中芳烴羥化酶的活性較高, 所以,被魚類所吸收的多環(huán)芳烴能夠很快被代 謝排出,經(jīng)過幾天,魚體內(nèi)的多環(huán)芳烴濃度就 可以降低到檢出限以下。
26、貝類中代謝酶的活性與魚類相比,相對較低, 對多環(huán)芳烴進(jìn)行代謝轉(zhuǎn)化的能力較低,很容易 發(fā)生污染物的積累。 66 海洋污染物在水中的行為過程 1. 稀釋、擴(kuò)散過程 2. 生物活動過程 3. 轉(zhuǎn)化過程 4. 停留過程 5. 富集過程 67 圖 1 污染物在海洋環(huán)境中的主要行為過程 68 1 污染物的稀釋擴(kuò)散 稀釋擴(kuò)散主要是指污染物進(jìn)入海洋后,由于水 體的流動性使得污染物不斷與海水發(fā)生混合作用, 最終水體中污染物的濃度逐漸降低的過程。 排放到海中的污水,一般是含有各種污染物的 淡水,密度比海水小,入海后的運(yùn)動主要為: 和海水混合而稀釋 在海面向四周擴(kuò)散 典型海水中污染物的混合擴(kuò)散 污水在海面上的擴(kuò)展
27、排放到海中的污水浮在海洋表層向外擴(kuò)展 海水通過它的底面逐漸混入到污水中進(jìn)行稀釋 海底 海水 海面 前沿(鋒面) 排放口 污水入?;旌蠑U(kuò)散剖面圖 弱混合海域:潮汐較小, 潮流不大,垂直混合 較弱海域。 70 2 污染物的停留過程 停留過程:該過程涉及到污染物危害持續(xù)時間的 長短問題,它決定于海水的交換和更新,以及水中 膠體、懸浮物的沉積速率。污染物在海水中停留時 間 可用下式計算: i = Ai / (dAi/dt) -Ai為排入水體污染物 i的總量 -dAi/dt為污染物 i在海洋中的沉積速率 污染物在海水中的活性越大,停留時間就越短。 71 3 污染物的富集過程 富集過程: 主要取決于吸附等
28、物理化學(xué)的富集沉降以及食 物鏈的選擇性吸收,其結(jié)果是污染物脫離海水, 使海水得到凈化,同時將在不同程度上有害于 生物,并將增加底質(zhì)中污染物的積累,有可能 引起海水的二次污染。 72 3.1 物理化學(xué)富集過程 吸附 共沉淀 離子交換 73 .3.1 物理化學(xué)富集過程 吸附:指物質(zhì)(主要是固體物質(zhì))表面吸住周 圍介質(zhì)(液體或氣體)中的分子或離子現(xiàn)象。 吸附屬于一種傳質(zhì)過程,物質(zhì)內(nèi)部的分子和周 圍分子有互相吸引的引力,但物質(zhì)表面的分子, 其中相對物質(zhì)外部的作用力沒有充分發(fā)揮,所以 液體或固體物質(zhì)的表面可以吸附其他的液體或氣 體。 表面面積很大的情況下,吸附力作用大。 74 3.1 物理化學(xué)富集過程
29、共沉淀:一種沉淀物從溶液中析出時,引起某 些可溶性物質(zhì)一起沉淀的現(xiàn)象。 75 3.1 物理化學(xué)富集過程 離子交換:交換劑中的離子與溶液中的離子進(jìn) 行交換 ,使得某種離子得到富集。 76 3.2 生物富集過程 環(huán)境中的各種物質(zhì)進(jìn)入生物體后,立即參加到 新陳代謝的各項活動中: 一部分生命必需的物質(zhì)參加到生物體的組成。 多余的以及非生命必需的物質(zhì)則很快地分解掉 并且排出體外。 只有少數(shù)不容易分解的物質(zhì) (如 DDT)長期殘留在 生物體內(nèi)。 77 3.2 生物富集過程 生物富集作用又叫生物濃縮,是指生物體通過 對環(huán)境中某些元素或難以分解的化合物的積累, 使這些物質(zhì)在生物體內(nèi)的濃度超過環(huán)境中濃度的 現(xiàn)象。 主要是一些污染物(如重金屬、化學(xué)農(nóng)藥,通 過食物鏈在生物體內(nèi)大量積聚的過程。 78 這些污染物一般的特點是化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定而不易分解, 在生物體內(nèi)積累不易排出。 生物的富集作用會隨著食物鏈的延長而不斷加強(qiáng)。 3.2 生物富集過程 79 3.2 污染物的富集過程 生物對物質(zhì)的富集能力學(xué)用富集化系數(shù)表示: 富集化系數(shù)( CF) = 水生生物體內(nèi)某污染物濃度 1g質(zhì)量生物體內(nèi)該物質(zhì)的含量 環(huán)境中該污染物濃度 1ml 海水該物質(zhì)的平均濃度
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