1、第十二章 環(huán)境地球化學(xué)簡介,環(huán)境地球化學(xué)簡介,一、元素的環(huán)境地球化學(xué)分類 （一）元素的環(huán)境地球化學(xué)分類及存在形態(tài) 1.元素的環(huán)境地球化學(xué)分類,環(huán)境地球化學(xué)簡介,（1）生命元素 生命組成元素：H、C、N、O、Ca、P、K、S 生命必需元素：Fe、Cu、Zn、Mn、Co、I、Mo、Se、F、Cr、V、Ni、Br,環(huán)境地球化學(xué)簡介,2.毒性元素： 毒性：Cd、Ge、Sn、Sb、Te、Hg、Pb、Ga、In、As、Li(?) 潛在和放射性毒性元素：Be、Tl、Th、U、Po、Ra、Sr(?)、Ba(?),環(huán)境地球化學(xué)簡介,3.無毒性穩(wěn)定元素：（多為氧化物礦物或自然元素） Ti、Zr、Hf、Sc、Y、N

2、b、Ta、Ru、Os、Rb、Ir、Pd、Pt、Ag、Au 4.中間性元素：B、Al,環(huán)境地球化學(xué)簡介,（二）元素的存在形式 1.非殘?jiān)鼞B(tài) (1)可交換態(tài)(或被吸附態(tài))：如Cu, Mg, K, Na等被吸附的簡單離子,環(huán)境地球化學(xué)簡介,(2)碳酸鹽結(jié)合態(tài)：此形態(tài)對pH值改變敏感 (3)鐵錳氧化物和氫氧化物結(jié)合態(tài) (4)與硫化物及有機(jī)質(zhì)結(jié)合態(tài),環(huán)境地球化學(xué)簡介,2.殘?jiān)鼞B(tài)（惰性態(tài)）：元素存在于難溶解礦物的晶格中,環(huán)境地球化學(xué)簡介,3.某些元素的環(huán)境地球化學(xué)性質(zhì) Hg 主要來源：HgS(辰砂) 環(huán)境中的來源：Hg礦和含Hg巖石的開采和風(fēng)化；煤和石油的燃燒；制堿、電器、儀表、制藥、農(nóng)藥、造紙、油漆等工

3、業(yè) Hg對人體的影響：過量Hg具有明顯毒性,環(huán)境地球化學(xué)簡介,As: 主要來源：FeAsS（毒砂）、AsS(雄黃)、As2S3(雌黃) 環(huán)境中的來源：砷化合物（砷酸鈣、砷酸鋁，用于殺蟲、除草、殺菌和滅鼠等，電子工業(yè)中用于砷化鎵的半導(dǎo)體材料） 砷的毒性：耐受性，積累性,環(huán)境地球化學(xué)簡介,Cd： 主要來源：CdS(硫鎘礦)、CdCO3(菱鎘礦)、CdO(方鎘礦)、CdSe(硒鎘礦) 環(huán)境中的來源：Pb, Zn, Cu礦山的開采，電池，顯象管，工業(yè)（電鍍）廢水等 毒性：骨痛癥，高血壓（？）,環(huán)境地球化學(xué)簡介,Pb： 主要來源：方鉛礦 環(huán)境中的來源：礦山，冶金，化工，顏料，玻璃工業(yè)，蓄電池等 毒性：腹

4、痛，貧血，神經(jīng)病，腦病等,環(huán)境地球化學(xué)簡介,二、元素的環(huán)境背景值 1.環(huán)境背景值的概念：無污染情況下環(huán)境組成要素（如大氣，水體，土壤，巖石，河流沉積物和植物等）的平均化學(xué)成分,環(huán)境地球化學(xué)簡介,2.環(huán)境背景值研究的意義： （1）環(huán)境評價(jià)依據(jù) （2）追索污染源 （3）預(yù)測環(huán)境污染趨勢（提供依據(jù)） （4）查明地方病的起因和防治,環(huán)境地球化學(xué)簡介,3.某些元素的環(huán)境背景值 （1）大氣環(huán)境背景值 影響因素：人類活動和火山作用,環(huán)境地球化學(xué)簡介,環(huán)境地球化學(xué)簡介,（2）土壤背景值 是母巖、氣候、生物、水系、地形等綜合作用的產(chǎn)物，在研究或評價(jià)土壤的污染程度時(shí)必須考慮原始地球化學(xué)背景。,環(huán)境地球化學(xué)簡介,環(huán)

5、境地球化學(xué)簡介,（3）水體背景值,環(huán)境地球化學(xué)簡介,環(huán)境地球化學(xué)簡介,（4）植物和糧食的背景值 與植物的科、屬、種以及植物的不同部位有關(guān)，也與環(huán)境條件（土壤、氣候、雨量）等有關(guān),環(huán)境地球化學(xué)簡介,環(huán)境地球化學(xué)簡介,（5）巖石背景值 成土母巖中元素的含量，是原生環(huán)境質(zhì)量評價(jià)的重要依據(jù)，可為污染來源途徑提供資料，,環(huán)境地球化學(xué)簡介,三、水環(huán)境地球化學(xué) 1.地下水的形成及作用 特點(diǎn)：水-巖作用時(shí)間長，背景值決定于流經(jīng)過的巖石,環(huán)境地球化學(xué)簡介,2.地下水的污染 （1）地下水污染的成分特征 硬度增高(Ca、Mg、Mn 等的碳酸鹽，氯化物，硫酸鹽，硝酸鹽) 硝酸根增高 其它組分含量的增高(如Ag、Cd、

6、Cr、Cu、Hg、Fe、Mn、Zn、As、Se、F、有機(jī)質(zhì)，微生物等),環(huán)境地球化學(xué)簡介,污染途徑： 污染物產(chǎn)生的CO2 促進(jìn)Ca、Mg等的溶解 鹽效應(yīng) 離子置換，如Na增加可置換土壤中的Ca、Mg等 氧化還原環(huán)境的變化，如水位下降引起環(huán)境氧化還原電位增大，并使硫形成硫酸根等。,環(huán)境地球化學(xué)簡介,（2）各種污染物的滲入方式 通過包氣帶滲入 河流側(cè)向滲入 由井孔、坑道或巖溶通道直接注入,環(huán)境地球化學(xué)簡介,3.地下水的自凈作用 水進(jìn)入地下后與介質(zhì)發(fā)生物化-生化反應(yīng)，使水的組成發(fā)生變化而達(dá)到凈化 （1）微生物被吸附和衰亡作用,環(huán)境地球化學(xué)簡介,環(huán)境地球化學(xué)簡介,（2）微生物的分解作用 有機(jī)污染物的分

7、解作用=水+CO2 （生物化學(xué)反應(yīng)是消耗氧的過程）,環(huán)境地球化學(xué)簡介,(3) 化學(xué)沉淀作用 可形成硫酸鹽、碳酸巖、氫氧化物、氟化物等，如CaSO42H2O（石膏）, PbCO3（白鉛礦）, Pb(OH)2, CaF2,環(huán)境地球化學(xué)簡介,(4)物理化學(xué)吸附作用 粘土對Cr、Cd、As、Cu、Pb、Zn、Hg的去除深度為15cm, 凈化率達(dá)89.3-100%。 粘土對酚，氰的去除深度小于20cm, 凈化深度達(dá)71-89.9%。 礦物的吸附能力：沸石蛭石蒙脫石綠高嶺石伊利水云母白云母黑云母,環(huán)境地球化學(xué)簡介,4.河流的自凈作用 （1）稀釋作用 （2）吸附和沉淀作用 （3）生物化學(xué)作用：細(xì)菌，藻類，大

8、型植物，微型動物，大型動物 生物化學(xué)耗氧量（BOD）和溶解氧(DO),環(huán)境地球化學(xué)簡介,5.土壤和河流沉積物中污染物的積累 污染物吸附的有限性（土壤容量） 重新釋放的條件： （1）鹽度的增高 （2）pH值降低 （3）氧化還原條件的變化 （4）天然和合成絡(luò)合劑的增加,環(huán)境地球化學(xué)簡介,四、大氣環(huán)境地球化學(xué) （一）大氣圈結(jié)構(gòu)和組成,環(huán)境地球化學(xué)簡介,（二）大氣化學(xué)及環(huán)境效應(yīng) 1.CO2的溫室效應(yīng)及對環(huán)境的影響,環(huán)境地球化學(xué)簡介,2.臭氧層及其環(huán)境效應(yīng) （1）臭氧層的作用 減少紫外線 影響溫度分布,環(huán)境地球化學(xué)簡介,（2）人類活動對臭氧層的影響 臭氧的性質(zhì) 不穩(wěn)定：溫度升高即分解，其催化劑為NO2、

9、Cl2、Ag、Cu、Fe、Mn 氧化性： SO2 + O3 = SO3 +O2 N2O + O3 = 2NO +O2 H2S + O3 = H2O + O2 + S(g),環(huán)境地球化學(xué)簡介,3. 大氣污染與危害 污染的原因：自然作用，人為作用 （1）光化學(xué)煙霧 成因：紫外線照射烴、NO等形成過氧乙酰硝酸酯（PAN）、O3,環(huán)境地球化學(xué)簡介,（2）酸雨 酸雨的形成： 來自煤、石油燃燒和金屬冶煉產(chǎn)生的SO2 來自高溫燃燒產(chǎn)生的NO2,環(huán)境地球化學(xué)簡介,酸雨的危害： 土壤中Ca,Mg,K等的淋失和抑制有機(jī)物的分解和氮的固定。 使植物中K,Ca,Mg,Mn,有機(jī)物（糖，氨基酸和維生素等）淋失。,環(huán)境地

10、球化學(xué)簡介,（3）大氣飄塵（氣溶膠） 指 10 m的顆粒為落塵 對環(huán)境的影響： 人吸入呼吸道，支氣管，肺部后80%沉積。 增加日光散射，降低能見度。,環(huán)境地球化學(xué)簡介,來源（人為和天然）： 大風(fēng)揚(yáng)起的塵埃 火山噴發(fā) 海浪花蒸發(fā)的氣溶膠（NaCl） 燃燒過程的固體顆粒（煙，汽車尾氣等）,環(huán)境地球化學(xué)簡介,大氣環(huán)境飄塵的自然去除 干沉降（碰撞和吸附） 濕沉降,環(huán)境地球化學(xué)簡介,4.森林植被對環(huán)境的凈化作用 除調(diào)節(jié)氣候，保持水土外，有以下作用： （1）保持氧和CO2的平衡 一人的氧氣量需要150m2的葉面,環(huán)境地球化學(xué)簡介,（2）降低大氣中的有害氣體濃度 可吸收HF、SO2、Cl、NO2、NH3、O

11、3、Hg、乙烯、過氧乙酰硝酸酯，醛，酮等。 如SO2通過高15m寬15m的法國梧桐林帶，其含量可降低25-75%。,環(huán)境地球化學(xué)簡介,（3）減少空氣中的放射性物質(zhì) 如在葉面的背風(fēng)面上，放射性物質(zhì)僅占1/4。,環(huán)境地球化學(xué)簡介,（4）減少空氣中的塵埃 葉面吸附作用可減少到1/9-1/8,環(huán)境地球化學(xué)簡介,（5）減少空氣中的細(xì)菌 植物分泌物（包括揮發(fā)物質(zhì)）具有殺菌作用，如城市公園里的細(xì)菌可降低40-50倍。 （6）凈化水源,環(huán)境地球化學(xué)簡介,五、環(huán)境保護(hù)及研究問題 1.人類活動的區(qū)域環(huán)境效應(yīng) (1)礦山開發(fā)的環(huán)境效應(yīng) 空氣污染CO, SO2 水污染（酸性廢水，重金屬污染） (2)工廠的污水排放 (3)其它（汽車排氣，空調(diào)，廢物，垃圾）,環(huán)境地球化學(xué)簡介,2.環(huán)境保護(hù)及研究 （1）環(huán)境污染調(diào)查（背景值法，生物法）