南開大學(xué) 污染生態(tài)化學(xué)考點課件

1、污染生態(tài)化學(xué) 第一章：緒 論2.2 環(huán)境化學(xué)學(xué)科體系及其戰(zhàn)略地位 2.2.1 環(huán)境化學(xué)學(xué)科體系目前我國環(huán)境化學(xué)學(xué)科已經(jīng)發(fā)展成為化學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、毒理學(xué)、農(nóng)學(xué)、土壤學(xué)以及化學(xué)工程與生物工程等多學(xué)科交叉的學(xué)科研究體系 主要分支學(xué)科領(lǐng)域：環(huán)境污染化學(xué)、環(huán)境分析化學(xué)、污染控制化學(xué)、污染生態(tài)化學(xué)和環(huán)境理論化學(xué)宏觀污染生態(tài)化學(xué)過程化學(xué)污染物在跨流域、大區(qū)域甚至全球水平上的遷移轉(zhuǎn)化、化學(xué)反應(yīng)及化學(xué)變化過程，包括： - 全球（或區(qū)域）化學(xué)污染過程 - 全球（或區(qū)域）生態(tài)變化過程中觀污染生態(tài)化學(xué)過程吸附/解吸過程 固定/釋放過程老化過程 擴散/濃集過程降解/合成過程 氧化/還原過程螯合/解絡(luò)過程 酸/堿反應(yīng)

2、過程界面滲透/反滲過程 揮發(fā)/凝結(jié)過程溶解/沉淀過程 水解/水合過程脫氯過程 共代謝/次生過程。微觀污染生態(tài)化學(xué)過程分子、亞分子水平上的過程，如污染作用下的基因突變、微生物質(zhì)粒的形成過程瞬間污染生態(tài)化學(xué)過程生態(tài)系統(tǒng)中化學(xué)污染物引起的各種急性、亞急性反應(yīng)過程或在短時間內(nèi)發(fā)生的污染生態(tài)效應(yīng)的化學(xué)過程 一般時間跨度為一周以下，以天、時、分、秒計漫長污染生態(tài)化學(xué)過程生物代際慢性中毒生物化學(xué)過程污染生態(tài)適應(yīng)與生態(tài)進化過程以世紀、千年甚至萬年以上計1）藥物與個人保健品污染物Pharmaceuticals and personal care products（PPCPs） 包括各種處方藥和非處方藥（如抗生素

3、、類固醇、止痛藥、降壓藥、避孕藥、催眠藥、減肥藥等），肥皂、香波、牙膏、香水、護膚品、防曬霜、發(fā)膠、染發(fā)劑等 與人們的健康和日常生活息息相關(guān)，每天都有大量PPCPs被使用并排放到環(huán)境中，其活性成分及其殘留物對環(huán)境特別是飲用水的污染已成為近幾年來得到日益重視的環(huán)境問題 全球?qū)BDEs的市場需求量（噸/年）噸（MT）北美歐洲亞洲主要用途Penta-BDE 20017 100150150織物涂層、聚亞氨脂泡沫（30%），如沙發(fā)、床墊、紡織品20059 800150500Octa-BDE 20011 5006101 500高強度塑料，如電視機、計算機、傳真機等外殼20052 0006002300De

4、ca-BDE200124 5007 60023 000高強度塑料、汽車內(nèi)座、絕緣材料、粘合劑、織物涂層200527 0009 80025 000總計200133 1008 36024 650200538 80010 55027 8002）多溴聯(lián)苯醚（PBDEs）等溴化阻燃劑3）全氟辛烷磺?；衔?（PFOS）/全氟辛酸銨及鹽類（PFOA）是重要的全氟化表面活性劑，具有疏水疏油的特性被認為是持久性有機污染物，在生物體內(nèi)存在蓄積性和蓄積效應(yīng)，且不易降解，半衰期很長實驗室研究表明這類物質(zhì)在一定的劑量下引起生物體體重降低、肝組織增重、肺泡壁變厚、線粒體受損、基因誘導(dǎo)、幼體死亡率增加以及容易感染疾病致

5、死等不良生物學(xué)效應(yīng)4）Nanopollutants(納米污染物) 2003 年4 月Science、2003 年7月Nature， 相繼發(fā)表編者文章， 開始討論納米尺度物質(zhì)的生物效應(yīng)、對環(huán)境和健康的影響問題2004 年1 月美國化學(xué)會的Environmental Science & Technologies雜志也發(fā)表文章，與各個領(lǐng)域的科學(xué)家們探討納米生物效應(yīng)，尤其是納米顆粒對人體健康、生存環(huán)境和社會安全等方面是否存在潛在的負面影響，即納米生物環(huán)境安全性問題2005年1月納米毒理學(xué)(Nanotoxicology) 專業(yè)雜志在英國出版，僅兩年時間形成了一個新的前沿研究領(lǐng)域 5）抗性基因污染基因橫向

6、轉(zhuǎn)移的過程。在此過程中，相互間很接近的細菌能夠分享遺傳信息，其中就包括編碼抗生素抗性的基因基礎(chǔ)和原理：病原細菌能夠與不同的共生細菌和益生菌進行橫向基因轉(zhuǎn)移，抗性基因傳遞給致病細菌，抗性細菌進化和散布抗生素抗性基因污染：抗生素的大量使用，加速了攜帶編碼抗生素抗性的基因在細菌間的傳播，使許多細菌獲得了耐藥性，導(dǎo)致抗生素的治療效力日益下降第二章 污染生態(tài)化學(xué)研究方法光譜法利用物質(zhì)的光譜進行定性定量和結(jié)構(gòu)分析的方法稱為光譜分析法，簡稱光譜法。紫外-可見分光光度法研究物質(zhì)在紫外-可見光區(qū)（150800 nm）分子吸收光譜的分析方法?？蛇M行單一組分測定也可多組分測定，無需分離，可同時檢測靈敏度： 最高10

7、-7 mg/l紫外-可見分光光度法的應(yīng)用營養(yǎng)鹽、葉綠素a、硫化物、氰化物和油類生化分析：蛋白含量、酶活性、MDA等熒光分析法物質(zhì)吸收光質(zhì)能量被激發(fā)，電子能級躍遷到激發(fā)態(tài)，從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時發(fā)射出熒光，根據(jù)不同物質(zhì)的熒光譜線位置及其強度鑒定物質(zhì)并檢測其含量的方法叫熒光分析法。 熒光分析可應(yīng)用于物質(zhì)的定性及定量，由于物質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，吸收波長不同，發(fā)射波長也不同，利用這個性質(zhì)可鑒別物質(zhì)。對于同一物質(zhì)的稀溶液，其產(chǎn)生的熒光強度與濃度呈線性關(guān)系，利用這個性質(zhì)可以進行定量測定。光譜法質(zhì)譜法分子離子和碎片離子依據(jù)質(zhì)荷比（m/z）大小依次進行排列所組成的質(zhì)量譜。未知化合物結(jié)構(gòu)定性、定量分析。靈敏度高特別是各種聯(lián)

8、用方法（GC-MS,LC-MS）用于各種POPs污染，包括農(nóng)藥、殺蟲劑、PAHs, PCBs,PCDD/Fs、溴代物、PPCPs及其代謝產(chǎn)物等色譜法原理當流動相中攜帶的混合物流經(jīng)固定相時，其與固定相發(fā)生相互作用。由于混合物中各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異，與固定相之間產(chǎn)生的作用力的大小、強弱不同，隨著流動相的移動，混合物在兩相間經(jīng)過反復(fù)多次的分配平衡，使得各組分被固定相保留的時間不同，從而按一定次序由固定相中流出。與適當?shù)闹髾z測方法結(jié)合，實現(xiàn)混合物中各組分的分離與檢測。 兩相及兩相的相對運動構(gòu)成了色譜法的基礎(chǔ)HPLC與GC差別？相同：兼具分離和分析功能，均可以在線檢測 主要差別：分析對象的差別和

9、流動相的差別1分析對象差別 GC：能氣化、熱穩(wěn)定性好、且沸點較低（ 400 ）的樣品，占有機物的20% HPLC：溶解后能制成溶液的樣品， 分子量大、難氣化、高沸點、揮發(fā)性差、 熱穩(wěn)定性差、離子型及高聚物的樣品 用途廣泛，占有機物的80% 2流動相差別GC：流動相為惰性氣體組分與流動相無親合作用力，只與固定相作用 HPLC：流動相為液體流動相與組分間有親合作用力，為提高柱的選擇性、 改善分離度增加了因素，對分離起很大作用流動相種類較多，選擇余地廣流動相極性和pH值的選擇也對分離起到重要作用 選用不同比例的兩種或兩種以上液體作為流動相 可以增大分離選擇性第二節(jié) 污染物的室內(nèi)模擬與系統(tǒng)研究方法 微

10、宇宙法 (Microcosm)是研究污染物在宏觀水平上從種群，群落，生態(tài)系統(tǒng)到整個生物圈水平上的生物效應(yīng)的一種方法，又稱為模型生態(tài)系統(tǒng)法（ Model Ecosystem ）可分為自然微宇宙和人工微宇宙或分為水生微宇宙和陸生微宇宙。包括有生產(chǎn)者、消費者和分解者7類生物，具備生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，可以應(yīng)用于污染物在生態(tài)系統(tǒng)范圍內(nèi)生態(tài)效應(yīng)的研究第三節(jié) 污染物的生態(tài)毒理診斷與生物標記物評價方法1.污染物的生態(tài)毒理診斷與化學(xué)分析方法相比有哪些優(yōu)勢？（1）生態(tài)毒理診斷可以對污染物的中間代謝產(chǎn)物毒性做出準確定量評價，但傳統(tǒng)化學(xué)分析方法只可以對污染物含量進行定量描述；（2）實際環(huán)境污染的問題往往是小劑量長期連

11、續(xù)作用的復(fù)合污染，問題更加棘手，難以覺察、隱蔽性強、面積大。生態(tài)毒理診斷可以檢出其毒性效應(yīng)，特別是多種污染物共存的復(fù)雜體系，而化學(xué)分析方法只能分析檢測出其含量；（3）在實際污染環(huán)境中，不能僅以目標化合物濃度的降低作為評價其生態(tài)風險的標準，污染物的代謝降解產(chǎn)物往往會造成生物體乃至整個生態(tài)系統(tǒng)更致命的獨立效應(yīng)，給生態(tài)系統(tǒng)造成更大的隱患。生態(tài)毒理學(xué)診斷能夠綜合反映環(huán)境污染的整體毒害效應(yīng)，并為生態(tài)系統(tǒng)健康評價提供可接受毒性終點，因此，檢測污染物及其代謝產(chǎn)物的毒性效應(yīng)必須依靠生態(tài)毒理學(xué)方法與模型。土壤污染生態(tài)毒理診斷指示生物土壤動物和土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分，土壤又是植物生長的物質(zhì)基礎(chǔ)，因

12、此土壤污染可以由土壤生態(tài)系統(tǒng)中不同營養(yǎng)級的敏感指示生物評價；土壤微生物、原生動物、無脊椎、脊椎動物、植物等是指示土壤污染的理想指示生物。第三章化學(xué)污染對土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響及其機理相關(guān)概念土壤環(huán)境容量 土壤環(huán)境容量（或稱土壤負載容量）是指一定環(huán)境單元、一定時限內(nèi)遵循環(huán)境質(zhì)量標準，即保證農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和生物學(xué)質(zhì)量，同時也不使環(huán)境污染時，土壤所能容納污染物的最大負荷量。不同土壤其環(huán)境容量是不同的，同一土壤對不同污染物的容量也是不同的，可以在一定程度上表征土壤的凈化能力。土壤環(huán)境背景值： 土壤的環(huán)境要素在未受到明顯污染時，其化學(xué)元素的正常含量，以及環(huán)境中能量分布的正常值為環(huán)境背景值，又稱作環(huán)境本底值環(huán)境基

13、準指環(huán)境中污染物對特定保護對象（人或其他生物）不產(chǎn)生不良或有害影響的最大劑量（無作用劑量）或濃度，或者超過這個劑量或濃度就導(dǎo)致特定保護對象產(chǎn)生不良或有害的效應(yīng)。 周啟星,安婧和何康信. 我國土壤環(huán)境基準研究與展望. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2011, 30(1): 1-6.一、土壤的構(gòu)成、分類及特性 1.構(gòu)成礦物質(zhì)（無機物）巖石風化的碎屑和新生礦物 45%有機物活的微生物、植物、動物，有機質(zhì)，腐殖質(zhì) 5%水吸濕水（無效）毛管水（有效）重力水（過剩） 25% 空氣土壤中空氣的組成與大氣不同需要交換 25%分類土壤是由固體、液體和氣體三相共同組成的多相體系，具有疏松的結(jié)構(gòu)。土壤質(zhì)地一般分為砂土、壤土和

14、粘土三類 土壤特征： 多相、多孔、疏松系統(tǒng)， 吸附、解吸、交換作用的膠體系統(tǒng) 絡(luò)合、螯合、氧化還原的反應(yīng)系統(tǒng) 各種生物、微生物活動的陸生系統(tǒng) 土壤凈化（土壤自凈） 從外界環(huán)境進入土壤中的各種污染物質(zhì)，被土壤膠體所吸附，使其毒性降低，或土壤微生物和小動物對污染物質(zhì)的分解，使有毒變?yōu)闊o毒，這個過程稱作土壤凈化土壤的氧化還原電位 概念 由于溶液氧化態(tài)物質(zhì)和還原態(tài)物質(zhì)的濃度關(guān)系而產(chǎn)生的電位，稱為氧化還原電位(Eh)，單位為mV。 有機污染物在土壤中的降解 有機物污染物與重金屬在土壤中遷移轉(zhuǎn)化的一個最大區(qū)別是有機污染物可以通過生物降解而被分解轉(zhuǎn)化為小分子的污染物或最終分解為水和二氧化碳。持久性有機物如多

15、氯聯(lián)苯不容易生物降解，可在土壤中長期存在。而石油烴、部分農(nóng)藥、激素等可以被微生物分解，從而影響其遷移轉(zhuǎn)化。PAHs 水溶性低，辛醇水分配系數(shù)高，因此PAHs 在土壤中有較高的穩(wěn)定性，其苯環(huán)數(shù)與其生物可降解性呈負相關(guān)關(guān)系。高分子量PAHs 的生物降解一般均以共代謝方式開始。土壤中各種微生物含量 細菌（108）放線菌*（107）霉菌*（106）酵母菌（105）藻類（104）原生動物（103） 土壤中的微生物4土壤微生物對農(nóng)藥的降解4土壤微生物對農(nóng)藥的降解3.4根-土界面化學(xué)污染物的生態(tài)行為及根分泌物的污染生態(tài)化學(xué)根際環(huán)境直接圍繞在植物根周圍的土壤環(huán)境。根-土界面的重要組成部分。簡單的說，根際環(huán)境就

16、是受植物根系活動影響的那部分土壤，它的范圍一般是離根表數(shù)毫米到12cm。根際界面由于深受根系生長活動的影響，其物理化學(xué)和生物學(xué)性狀隨根系界面的微生態(tài)過程會產(chǎn)生相應(yīng)變化，與非根際土壤存在很大的比較差異。與土壤相關(guān)的溫室氣體排放甲烷排放。主要發(fā)生在濕地和水田.二氧化碳的排放。主要決定于土壤的呼吸。土壤中的氧化亞氮(N2O )。由于N2O 在大氣中的駐留時間長達140年,因而其溫室效應(yīng)是等質(zhì)量CO2 的310 倍.農(nóng)田土壤中N2O 的產(chǎn)生主要是在微生物的參與下,通過硝化和反硝化作用完成。反硝化作用：反硝化細菌在缺氧條件下，還原硝酸鹽，釋放出分子態(tài)氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的過程。微生物和植物吸

17、收利用硝酸鹽有兩種完全不同的用途，一是利用其中的氮作為氮源，稱為同化性硝酸還原作用：NO3-NH4+有機態(tài)氮。許多細菌、放線菌和霉菌能利用硝酸鹽做為氮素營養(yǎng)。另一用途是利用NO2-和NO3-為呼吸作用的最終電子受體，把硝酸還原成氮（N2），稱為反硝化作用或脫氮作用：NO3-NO2-N2。硝化作用：氨氧化成硝酸的過程，具體過程可分為 氨+氧亞硝酸+水+能量，亞硝酸+氧硝酸+能量。污染生態(tài)化學(xué)第四章 水污染生態(tài)化學(xué)：化學(xué)污染對水生生態(tài)系統(tǒng)的影響及其機理 1污染物在水生態(tài)系統(tǒng)中的生物遷移1污染物在水生態(tài)系統(tǒng)中的生物遷移污染物透過細胞膜的方式 特點 方式濃度梯度有無載體是否耗能其它特點簡單擴散高濃度低

18、濃度（順）無否脂溶性有機化合物的主要轉(zhuǎn)運方式濾過過程無否通過膜上的親水性孔道，水溶性化合物主要轉(zhuǎn)運方式主動轉(zhuǎn)運低濃度高濃度（逆）有耗能水溶性大分子化合物的主要方式,污染物排出體外主要方式易化擴散高濃度低濃度（順）有否胞飲作用內(nèi)吞物質(zhì)為液體吞噬作用內(nèi)吞物質(zhì)為固體物質(zhì)2污染物在生物體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)化無機污染物的生物轉(zhuǎn)化1. 汞的遷移轉(zhuǎn)化毒性無機污染物的生物轉(zhuǎn)化2. 砷的遷移轉(zhuǎn)化毒性但也有例外，如三甲基胂具有高毒性第五節(jié) 化學(xué)污染脅迫下生物體的抗性問題污染生態(tài)化學(xué)第五章 化學(xué)污染對地下水和沉積物的生態(tài)影響及其動力學(xué)2化學(xué)及物理化學(xué)作用2化學(xué)及物理化學(xué)作用2化學(xué)及物理化學(xué)作用2化學(xué)及物理化學(xué)作用2化學(xué)及物

19、理化學(xué)作用第六章 大氣污染生態(tài)化學(xué)第一節(jié) 化學(xué)污染物的土-氣、水-氣界面過程第一節(jié) 化學(xué)污染物的土-氣、水-氣界面過程第一節(jié) 化學(xué)污染物的土-氣、水-氣界面過程第二節(jié) 大氣化學(xué)污染對森林和農(nóng)作物體系的生態(tài)影響第二節(jié) 大氣化學(xué)污染對森林和農(nóng)作物體系的生態(tài)影響第二節(jié) 大氣化學(xué)污染對森林和農(nóng)作物體系的生態(tài)影響第二節(jié) 大氣化學(xué)污染對森林和農(nóng)作物體系的生態(tài)影響第二節(jié) 大氣化學(xué)污染對森林和農(nóng)作物體系的生態(tài)影響第三節(jié) 城市生態(tài)系統(tǒng)中的大氣化學(xué)污染及其生態(tài)響應(yīng)第三節(jié) 城市生態(tài)系統(tǒng)中的大氣化學(xué)污染及其生態(tài)響應(yīng)第三節(jié) 城市生態(tài)系統(tǒng)中的大氣化學(xué)污染及其生態(tài)響應(yīng)第四節(jié) 居室大氣污染及其對人體健康的生態(tài)化學(xué)脅迫第四節(jié)

20、居室大氣污染及其對人體健康的生態(tài)化學(xué)脅迫第四節(jié) 居室大氣污染及其對人體健康的生態(tài)化學(xué)脅迫第四節(jié) 居室大氣污染及其對人體健康的生態(tài)化學(xué)脅迫第四節(jié) 居室大氣污染及其對人體健康的生態(tài)化學(xué)脅迫化學(xué)污染物的宏觀生態(tài)化學(xué)過程與機理污染生態(tài)化學(xué)第七章 污染物的遷移轉(zhuǎn)化 污染物的轉(zhuǎn)化污染物質(zhì)本身的特性以及環(huán)境的溫度、介質(zhì)的pH值、氧化還原電位、吸附劑種類和數(shù)量等，均會影響污染物遷移的強度和速度。污染物遷移與轉(zhuǎn)化的影響因素污染物遷移轉(zhuǎn)化的界面尺度(亞) 細胞個 體種 群群 落地 球生物分子生態(tài)系統(tǒng)污染物遷移轉(zhuǎn)化的生態(tài)尺度快速(急性反應(yīng)過程) 中速(慢性反應(yīng)過程)慢速(適應(yīng)與進化過程)污染物遷移轉(zhuǎn)化的時間尺度污染

21、物在海洋環(huán)境中遷移涉及的界面污染物在海洋環(huán)境中遷移涉及的界面污染物在海洋環(huán)境中遷移涉及的界面污染物在海洋環(huán)境中遷移涉及的界面污染物在海洋環(huán)境中遷移涉及的界面什么是數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型是對于現(xiàn)實世界的一個特定對象，一個特定目的，根據(jù)特有的內(nèi)在規(guī)律，做出一些必要的假設(shè)，運用適當?shù)臄?shù)學(xué)工具，得到一個數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。簡單地說：就是系統(tǒng)的某種特征的本質(zhì)的數(shù)學(xué)表達式（或是用數(shù)學(xué)術(shù)語對部分現(xiàn)實世界的描述），即用數(shù)學(xué)式子（如函數(shù)、圖形、代數(shù)方程、微分方程、積分方程、差分方程等）來描述（表述、模擬）所研究的客觀對象或系統(tǒng)在某一方面的存在規(guī)律。數(shù)學(xué)模型的特征抽象性通過數(shù)學(xué)模型，將形象思維問題轉(zhuǎn)化為抽象思維問題，從而可以突破

22、實際系統(tǒng)的束縛，并運用已有的數(shù)學(xué)研究成果對研究對象加以開展深入研究。局限性一個模型不可能考慮到所有的變量，也不可能反映每一變量的全部規(guī)律。這種對實際對象的抽象和簡化必然具有某種程度的失真。當對實際系統(tǒng)缺乏足夠的認識時，尤為顯著。典型化學(xué)污染物在環(huán)境中的生態(tài)化學(xué)過程及機理POPs污染的治理技術(shù)POPs污染的治理技術(shù)苯系物BTEX抗生素污染物抗生素的來源和暴露途徑抗生素在環(huán)境中的行為抗生素在環(huán)境中的行為環(huán)境中抗生素殘留的潛在風險多溴聯(lián)苯醚PBDEsPFOS和PFOA第八章 化學(xué)污染的生態(tài)毒理過程與分子機制 DNA損傷：在某些因素作用下，DNA的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變，阻礙DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄?；蚪M：

23、指一種生物單倍體染色體內(nèi)的全部遺傳物質(zhì)的總和。第九章：復(fù)合污染生態(tài)化學(xué)及其進展 9.2 復(fù)合污染生態(tài)效應(yīng)在研究單一污染物的毒性效應(yīng)后為什么要進一步研究復(fù)合污染效應(yīng)？ 生態(tài)系統(tǒng)中存在一種以上的化學(xué)污染物，而不是單一的污染物作用于生態(tài)系統(tǒng)，研究發(fā)現(xiàn)復(fù)合污染比單一污染更為接近環(huán)境污染現(xiàn)狀，環(huán)境中復(fù)合污染的存在更具有普遍性和多發(fā)性。多個污染物之間相互作用的效應(yīng)包括相加作用、協(xié)同作用、拮抗作用、獨立作用。9.3復(fù)合污染生態(tài)效應(yīng)的機理 競爭結(jié)合位點影響酶的生物學(xué)活性干擾正常生理過程改變細胞結(jié)構(gòu)與功能螯合/絡(luò)合作用及沉淀作用干擾生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能抗性：指生物體抵御環(huán)境毒物導(dǎo)致不良效應(yīng)的能力。生物體本身具

24、有的抵御能力，為天然抗性；生物體在經(jīng)受環(huán)境毒物的暴露后，經(jīng)過一段時間的適應(yīng)，后天獲得的抵御能力，為獲得性抗性交互抗性：指生物體不僅對接觸過的毒物產(chǎn)生一定程度的抗性，而且對未曾接觸過但結(jié)構(gòu)相似的毒物也表現(xiàn)有一定程度的抗性，這種現(xiàn)象成為“交互抗性”耐性：生物體具有其生理生化特性保護機制，避免和減輕環(huán)境毒物危害的能力，即耐性，又稱為生理學(xué)抗性 耐受指標是指生物體能耐受環(huán)境毒物的最大限度，或者是環(huán)境毒物不危及生物體的最大允許濃度 半數(shù)耐受限度（median tolerance limit），簡稱TLm，是指在實驗條件下，在急性毒性試驗中，使受試水生動物在一定時間內(nèi)，半數(shù)存活的毒物濃度。也稱平均耐受限度

25、、半數(shù)存活濃度或半耐受度 污染生態(tài)化學(xué) 污染控制生態(tài)化學(xué)： 處理、修復(fù)與控制第一節(jié) 污染物的生物處理第一節(jié) 污染物的生物處理第一節(jié) 污染物的生物處理第一節(jié) 污染物的生物處理毒性第一節(jié) 污染物的生物處理毒性但也有例外，如三甲基砷具有高毒性污染生態(tài)化學(xué) 污染控制生態(tài)化學(xué)： 處理、修復(fù)與控制一、水體污染的控制與修復(fù)181一、水體污染的控制與修復(fù)1822.曝氣/復(fù)氧一、水體污染的控制與修復(fù)1832.曝氣/復(fù)氧一、水體污染的控制與修復(fù)184（三）化學(xué)修復(fù)一、水體污染的控制與修復(fù)185（三）化學(xué)修復(fù)地下水滲透反應(yīng)格柵（PRB）修復(fù) 滲透反應(yīng)格柵（Permeable Reactive Barrier, PR

26、B）又稱為滲透反應(yīng)墻（Permeable Reactive Wall）或者是滲透反應(yīng)帶（Permeable Reactive Zone），是近年來發(fā)展迅速的一種地下水原位修復(fù)技術(shù)。根據(jù)美國環(huán)保局(EPA)的定義：PRB 是一個填充有活性反應(yīng)材料的被動反應(yīng)區(qū)，當污染地下水通過時污染物能被降解或固定。污染物靠自然水力傳輸通過預(yù)先設(shè)計好的介質(zhì)時，溶解的有機物、金屬、核素等污染物被降解、吸附、沉淀或去除。屏障中含有降解揮發(fā)性有機物的還原劑、固定金屬的絡(luò)(螯)合劑、微生物生長繁殖所需要的營養(yǎng)物和氧氣用以增強生物處理或其它試劑。 一、水體污染的控制與修復(fù)186（三）化學(xué)修復(fù)2.電動力學(xué)修復(fù) 一、水體污染的

27、控制與修復(fù)187（三）化學(xué)修復(fù)2.電動力學(xué)修復(fù) 一、水體污染的控制與修復(fù)電滲析電遷移電泳由外加電場引起的土壤孔隙水的運動。土壤和地下水中帶電離子和離子 性復(fù)合物在 外加電場作 用下的運動。土壤和地下水中帶電荷的膠體粒 子在電場作用 下的運動。188（三）化學(xué)修復(fù)3.穩(wěn)定和固化修復(fù)一、水體污染的控制與修復(fù)189一、水體污染的控制與修復(fù)190二、廢水生物控制技術(shù)二、廢水生物控制技術(shù)（一）、好氧生物處理技術(shù)二、廢水生物控制技術(shù)活性污泥法凈化過程與機理二、廢水生物控制技術(shù)（一）、好氧生物處理技術(shù)活性污泥法活性污泥厭氧消化的優(yōu)點（一）、好氧生物處理技術(shù)生物膜法二、廢水生物控制技術(shù) （二）、厭氧生物處理技

28、術(shù)二、廢水生物控制技術(shù)活性污泥厭氧消化的優(yōu)點（三）、其他類型生物處理法人工濕地二、廢水生物控制技術(shù)污染生態(tài)化學(xué) 污染控制生態(tài)化學(xué)： 處理、修復(fù)與控制三、氣態(tài)污染物治理二氧化硫二、SO2的凈化處理（二）排煙脫硫二、SO2的凈化處理1.濕法脫硫2NH3H2O+SO2(NH4)2SO3 (NH4)2SO3+SO2+H2O2NH4HSO3 2NaOH+SO2Na2SO3+H2O Na2CO3+SO2Na2SO3+CO2Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3用濃亞硫酸鉀溶液作吸收劑,在60左右吸收SO2，得濃亞硫酸氫鉀溶液，將此液導(dǎo)入結(jié)晶器內(nèi)降溫，即可析出焦亞硫酸鉀晶體。用石灰石、生石灰(CaO)或

29、消石灰Ca(OH)2的乳濁液為吸收劑吸收煙氣中SO2。氨法鈉法亞硫酸鉀法鈣法（二）排煙脫硫二、SO2的凈化處理2.干法脫硫通過氧化鋁與氫氧化鈉制成的球團，吸附煙道氣中的SO2將石灰石與白云石放在鍋爐內(nèi)，受熱分解為氧化物，而后與煙道氣中的SO2反應(yīng)生成亞硫酸鹽及硫酸鹽活性炭能吸附SO2，當有氧和水汽存在時，除物理吸附外，還有化學(xué)吸附以硅石為載體，以五氧化二釩或硫酸鉀為催化劑，使SO2氧化成SO3SO2被霧化的氫氧化鈣漿液或Na2CO3溶液吸收，溫度較高的煙氣使液滴干燥脫水，形成干固體廢物，被除塵器捕集堿式氧化鋁法石灰石-白云石法活性炭法接觸氧化法噴霧干燥吸收法（一）氮氧化物產(chǎn)生的控制三、NOx的

30、凈化處理氨法鈉法亞硫酸鉀法鈣法堿式氧化鋁法石灰石-白云石法活性炭法接觸氧化法噴霧干燥吸收法（一）氮氧化物產(chǎn)生的控制三、NOx的凈化處理氨法鈉法亞硫酸鉀法鈣法堿式氧化鋁法石灰石-白云石法活性炭法接觸氧化法噴霧干燥吸收法（二）氮氧化物治理技術(shù)三、NOx的凈化處理一、固體廢棄物的來源及分類第四節(jié) 固體廢棄物生物處理技術(shù)及其資源化 一、固體廢棄物的來源及分類我國固體廢棄物的分類：二、固體廢棄物的資源化第四節(jié) 固體廢棄物生物處理技術(shù)及其資源化第四節(jié) 固體廢棄物生物處理技術(shù)及其資源化資源化技術(shù)必須是可行的固體廢物資源化的經(jīng)濟效益比較好盡可能在排放源附近處理利用資源化產(chǎn)品應(yīng)具有與相應(yīng)的原材料所得產(chǎn)品相競爭的

31、能力1432固體廢物資源化的原則1432第五節(jié) 污染土壤的生態(tài)化學(xué)與生物修復(fù)化學(xué)淋洗修復(fù)技術(shù)是指借助能促進土壤環(huán)境中污染物溶解或遷移作用的化學(xué)/生物化學(xué)溶劑，在重力作用下通過水力壓頭推動清洗液，將其注入到被污染土層中，然后再把包含有污染物的液體從土層中抽提出來，進行分離和污水處理的技術(shù)。在原地搭建修復(fù)設(shè)施，包括清洗液投加系統(tǒng)、土壤下層淋出液收集系統(tǒng)和淋出液處理系統(tǒng)；同時，由于污染物在與化學(xué)清洗劑相互作用過程中，通過解吸、螯合、溶解或絡(luò)合等物理化學(xué)過程而形成了可遷移態(tài)化合物，因此有必要把污染區(qū)域封閉起來，通常采用隔離墻等物理屏障。把污染土壤挖掘出來，用水或溶于水的化學(xué)試劑來清洗、去除污染物，再處

32、理含有污染物的廢水或廢液，然后，潔凈的土壤可以回填或運到其它地點。原位化學(xué)淋洗修復(fù)技術(shù)異位化學(xué)淋洗技術(shù)208第五節(jié) 污染土壤的生態(tài)化學(xué)與生物修復(fù)209第五節(jié) 污染土壤的生態(tài)化學(xué)與生物修復(fù)210第五節(jié) 污染土壤的生態(tài)化學(xué)與生物修復(fù)211第五節(jié) 污染土壤的生態(tài)化學(xué)與生物修復(fù)212第五節(jié) 污染土壤的生態(tài)化學(xué)與生物修復(fù)213植物修復(fù)技術(shù)利用植物降低重金屬的生物可利用性或毒性，減少其在土體中通過淋濾進入地下水或通過其它途徑進一步擴散。植物將吸收到體內(nèi)的污染物轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)，釋放到大氣環(huán)境中。利用能超量積累金屬的植物吸收環(huán)境中的金屬離子，將它們輸送并貯存在植物體的地上部分。植物降解一般對某些結(jié)構(gòu)較簡單的有

33、機污染物去除效率很高，對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的污染物質(zhì)則無能為力。植物固定植物降解植物吸收植物揮發(fā)214一、轉(zhuǎn)基因技術(shù)215二、礦物學(xué)修復(fù)技術(shù)216三、固定化技術(shù)217三、固定化技術(shù)218第十一章化學(xué)品的生態(tài)風險評價1.1生態(tài)風險評價的概念生態(tài)風險評價（Ecological Risk Assessment ERA）：研究一種或多種壓力對非人群生物系統(tǒng)不利影響的概率和大小，以及這些風險可接受程度的過程。 1、保護自然資源和區(qū)域可持續(xù)性發(fā)展 2、遵循生態(tài)學(xué)和生態(tài)環(huán)境保護原理 3、符合環(huán)境條件 4、綜合考慮環(huán)境與社會經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展生態(tài)風險評估的基本原則1、回顧性風險受體明確，需確定可能有風險的范圍2、多重壓力的

34、生態(tài)系統(tǒng)風險 已被確定的風險因素不止一個3、監(jiān)視性風險風險因素受體未明確，用監(jiān)測方法發(fā)現(xiàn)風險和評價風險4、生物安全性風險 外來物種和轉(zhuǎn)基因生物 生態(tài)風險評價的類型1.2 生態(tài)風險評價的目的生態(tài)風險評價的目的幫助環(huán)境管理部門了解和預(yù)測外界生態(tài)影響因素和生態(tài)后果之間的關(guān)系，有利于環(huán)境決策的制定。1.3 風險評價的發(fā)展歷程20 世紀80 年代以前的萌芽階段美國原子能委員會提出的一份“大型核電站中重大事故的理論可能性和后果”的研究報告,其目的在于減少核電工程事故的風險損失。沒有明確的風險受體,沒有明確的暴露評價和風險表征,簡單的定性分析為主。20 世紀80 年代的發(fā)展階段人體健康評價階段技術(shù)準備階段、

35、風險類型為化學(xué)污染,風險受體為人體健康。集中在致癌風險方面,而不僅局限于毒理評價。而毒理評價與人體健康評價之間存在著顯著的差距,為此,美國環(huán)保署( EPA) 計劃制定一個統(tǒng)一的概念模型進行風險評價。定性-定量，評價過程系統(tǒng)化,提出風險評價“四步法”:危害鑒別、劑量-效應(yīng)關(guān)系,暴露評價和風險表征;進一步明確了風險源和風險受體,特別是針對不同組織水平的評價方法的提出為生態(tài)風險評價奠定了基礎(chǔ)。1.3.3 20 世紀90 年代的大發(fā)展階段生態(tài)風險評價階段Barnthouse and Sute 的評價框架是第一次嘗試將人體健康評價框架改編成生態(tài)風險評價框架，風險壓力因子從單一的化學(xué)因子,擴展到多種化學(xué)因

36、子及可能造成生態(tài)風險的事件,風險受體從人體,發(fā)展到種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)、流域景觀水平。比較完善的生態(tài)風險評價框架已經(jīng)形成,EPA 認為框架只是對生態(tài)風險評價的一個說明,凡是按照EPA 框架或類似的框架進行的評價都是生態(tài)風險評價。 1.3.4 20 世紀90年代末21世紀初的區(qū)域生態(tài)風 險評價階段 科學(xué)家們逐漸認識到,區(qū)域環(huán)境特征不僅影響風險受體的行為、位置等,也影響到風險壓力因子的時空分布規(guī)律。區(qū)域生態(tài)風險評價強調(diào)區(qū)域性,是在區(qū)域水平上描述和評估環(huán)境污染、人為活動或自然災(zāi)害對生態(tài)系統(tǒng)及其組分產(chǎn)生不利作用的可能性和大小的過程。區(qū)域生態(tài)風險評價所涉及的環(huán)境問題的成因及結(jié)果都具有區(qū)域性。1.4 生態(tài)

37、風險評價的特點生態(tài)風險是生態(tài)系統(tǒng)及其組分所承受的風險,它指在一定區(qū)域內(nèi),具有不確定性的事故或災(zāi)害對生態(tài)系統(tǒng)及其組分可能產(chǎn)生的作用,這些作用的結(jié)果可能導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的損傷,從而危及生態(tài)系統(tǒng)的安全和健康。它除了具有一般意義上“風險”的涵義外,還具有不確定性、危害性 、內(nèi)在價值性 、客觀性 的特點。生態(tài)風險評價的內(nèi)容（1）暴露評價：分析各風險因子在生態(tài)環(huán)境中的時空分布規(guī)律及其與風險受體之間的接觸暴露關(guān)系，計算環(huán)境中有毒物質(zhì)的形態(tài)、濃度分布、濃度變化過程、受體與化學(xué)物質(zhì)接觸方式、有毒物質(zhì)對受體的作用方式，有毒物質(zhì)進入受體的途徑等。（2）危害評價：提供有毒化學(xué)物質(zhì)對不同生物受體的毒理作用方面的信

38、息，作為給定的有毒物質(zhì)濃度是否會造成對指示生物或生態(tài)因子的危害，或危害大小的判別依據(jù)。（3）受體分析：根據(jù)人們所關(guān)心的問題的性質(zhì)、目的和風險因子種類及其毒理作用情況，選擇目標生物或受體，用受體的風險來推斷、分析或代表評價的生態(tài)系統(tǒng)。（4）風險表征：評價的綜合階段，結(jié)合受體分析、危害評價和暴露評價的結(jié)果綜合評價生態(tài)風險值的大小。 2.3 暴露分析暴露分析主要包括兩方面的內(nèi)容：一方面是分析進入環(huán)境的有害物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化過程，以及在不同環(huán)境介質(zhì)中的分布和歸趨；另一方面是受體的暴露途徑，暴露方式和暴露量。最重要的信息是受體接觸量的大小，時間選擇和持續(xù)時間。美國EPA對生態(tài)風險評價工作有較成熟的方法和數(shù)據(jù)

39、庫，并且做了大量的生態(tài)風險評價工作。一般分為以下過程：（1）制訂計劃，根據(jù)評價內(nèi)容的性質(zhì)、生態(tài)現(xiàn)狀和環(huán)境要求提出評價的目標和評價重點；（2）風險的識別，判斷分析可能存在的危害及其范圍；（3）暴露評價和生態(tài)影響表征，分析影響因素的特征以及對生態(tài)環(huán)境中要素的影響程度和范圍；（4）風險評價結(jié)果表征，對評價過程得出結(jié)論，作為環(huán)保部門或規(guī)劃部門的參考，作為生態(tài)環(huán)境保護決策的依據(jù)。生態(tài)風險評價框架見圖1 。化學(xué)品的生態(tài)風險評價就是確定某種化學(xué)品從生產(chǎn)、運輸、消耗直至最終進入環(huán)境的整個過程中，對生態(tài)系統(tǒng)造成危害的可能性和嚴重性?；瘜W(xué)品的ERA主要是以化學(xué)品毒性的風險評價為主，及研究化學(xué)品正常排放和暴露（通過

40、大氣、飲水、食物、接觸等途徑）所引起的環(huán)境污染對生態(tài)系統(tǒng)引起的危害。1一些基本概念1）最小有作用劑量(minimal effective dose) 或稱閾劑量或閾濃度：是指在一定時間內(nèi)，一種毒物按一定方式或途徑與機體接觸，能使某項靈敏的觀察指標開始出現(xiàn)異常變化或使機體開始出現(xiàn)損害作用所需的最低劑量，也稱中毒閾劑量。最小有作用劑量對機體造成的損害作用有一定的相對性。最小有作用劑量嚴格地也稱為最低觀察到作用劑量或最低觀察到有害作用劑量。2）最大無作用劑量(maximal no-effective dose) 是指在一定時間內(nèi)，一種外源化學(xué)物按一定方式或途徑與機體接觸，根據(jù)目前認識水平，用最靈敏的實驗方法和觀察指標，未能觀察到任何對機體的損害作用的最高劑量，也稱為未觀察到損害作用的劑量。理論上講，