全球污染擴散與生態(tài)效應

全球污染擴散與生態(tài)效應第一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二全球變化研究是基于地球這個整體，將地球大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈看作為一個有機聯(lián)系的地球系統(tǒng)，高度整合地球科學、生物學和環(huán)境科學的綜合學全球變化包括2個相互聯(lián)系、但各自互有側重的方面：全球氣候變化及其效應和全球污染擴散及其效應第二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二全球氣候變化研究主要強調人類活動對氣候的影響及其效應重要成果：全球變化的國家評估厄爾尼諾一南方濤動預測全球溫度記錄分析過去1000a最溫暖時期研究北美碳匯研究，溫室氣體增加研究海洋分析全球環(huán)境變化的信息服務第三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二全球污染擴散及其效應研究主要強調污染物的擴散及其對生物的毒害效應主要研究內容：

臭氧層變薄及其短波紫外輻射(UVB)的生物學效應

環(huán)境污染的全球生態(tài)及生物學效應第四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二污染全球擴散的主要途徑第五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二1、大氣環(huán)流第六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二污染物在大氣環(huán)境中長距離遷移的主要方式——“蚱蜢跳效應”(GrasshopperEffect)第七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二2、大洋環(huán)流第八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二第八大陸？“垃圾大陸”第九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二140萬平方公里的海域，聚集了超過700萬噸的垃圾。第十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二“塑料湯”

打撈上來的垃圾第十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二垃圾大陸里的海洋生物第十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二危害人類健康：塑膠垃圾→海洋→進入動物體內→我們的餐桌上

第十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二3、跨境轉移全世界每年產生的危險廢棄物約有3億噸，其中90％產生于發(fā)達國家?！犊刂莆ｋU廢料越境轉移及其處置巴塞爾公約》簡稱《巴塞爾公約》（BaselConvention），1989年3月22日在聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署于瑞士巴塞爾召開的世界環(huán)境保護會議上通過，1992年5月正式生效。第十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二中國成為洋垃圾傾銷地2004年開始，歐洲大陸出口到中國的塑料垃圾達20萬噸，廢紙和硬紙板達50萬噸2005年3月，在荷蘭鹿特丹港截獲的一艘前往中國的英國貨船上，54個集裝箱內裝滿了食品垃圾、塑料廢品、飲料罐、舊衣服、廢電池以及廢舊手提袋等生活垃圾。全球每年產生2000萬至5000萬噸電子垃圾，80%被運至亞洲，其中90%流入中國第十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二廣東貴嶼電子垃圾村貴嶼鎮(zhèn)有5,500多個電子垃圾處理商，每年都要拆卸150萬磅（約680.4噸）的廢棄電腦、手機和其它電子設備。第十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二第十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二小作坊里的大部分垃圾，尤其是燒盡后的煤灰都被倒河流和溝渠里貴嶼鎮(zhèn)相當數量兒童都患有鉛中毒因二惡英而致癌、流產率全球最高第十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二4、遷移性生物候鳥的糞便是挪威巴倫支海熊島湖泊中主要的持久性毒性物質的來源之一

在偏遠地區(qū)可能是傳輸污染的關鍵途徑之一第十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二全球性環(huán)境污染物大氣污染物——二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物重金屬——汞、鎘、鉛、砷、銅；有機金屬有機污染物多環(huán)芳烴PolycyclicAromaticHydrocarbons(PAHs)多氯聯(lián)苯PolychlorinatedBiphenyls(PCBs)多溴聯(lián)苯醚PBDEs(Polybrominateddiphenylethers)二惡英Dioxins（PCDD/PCDFs)農藥（有機氯、有機磷……）

持久性有機污染物第二十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二“空中死神”——酸雨及其生態(tài)效應第二十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二一、認識酸雨在1982年6月的國際環(huán)境會議上，國際上第一次統(tǒng)一將pH值小于5.6的降水（包括雨、雪、霜、霧、雹、霰等）正式定為酸雨。美國采用pH值小于5。第二十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二認識酸雨的過程酸雨的出現(xiàn)在18世紀中期，以英國為中心的燒堿工業(yè)蓬勃興起1872年羅伯特.史密斯在《大氣與雨-化學氣象學的開端》一書中，首先使用了“酸雨”這個名稱“嚴重時，1加倫(約4.5升)雨水中含有2-3格令(1格令等于0.065克的酸)。因此植物和白鐵皮全都很快地爛掉了，連石頭和磚瓦也變得疏松起來”。第二十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二認識酸雨的過程1952年12月4-9日，倫敦煙霧事件。這次煙霧事件共死亡了4000多人，因而被稱為“殺人煙霧”。9日煙霧散開后，酸雨酸霧開始橫行，雨水的pH值低到1.4-1.9。1956年開始英國實施了“大氣凈化法”。1972年瑞典政府向聯(lián)合國人類會議提交《跨越國界的大氣污染——大氣中硫和降水對環(huán)境的影響》的報告第二十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二酸雨的形成一般酸雨化學組成中，較重要的離子包括H+、Cl-、NO3-、SO42-、NH4+、K+、Na+、Ca2+及Mg2+等九種。一般而言NO3-、SO42-為主要的致酸物質。第二十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二

年均降水pH值酸雨率非酸雨區(qū)

高于5.650-20%輕酸雨區(qū)5.30--5.6010--40%中度酸雨區(qū)5.00--5.3030-60%較重酸雨區(qū)4.70--5.0050-80%重酸雨區(qū)小于4.7070-100%酸雨區(qū)的標準第二十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二世界三大酸雨區(qū)——

歐洲、北美、東亞第二十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二我國的酸雨狀況在1982年的全國酸雨普查中,除吉林、甘肅和寧夏外,其他各省市自治區(qū)均有酸雨出現(xiàn)，酸雨污染已覆蓋國土面積的40%,成為具有普遍性的環(huán)境問題。我國酸雨發(fā)展的兩個階段:

急劇發(fā)展期——從20世紀80年代到90年代中期相對穩(wěn)定期——90年代中后期到20世紀初(截止2002年)2000年以后酸雨的頻度和強度連年上升第二十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二我國酸雨的特點我國酸雨的酸度主要由SO42-、Ca2+、NH4+3種成分決定。我國的酸雨污染以硫酸型（硫酸和硝酸的比例約為10：1）為主，但是氮氧化物對我國酸雨的貢獻率呈逐年上升的趨勢。酸雨的分布有明顯的區(qū)域性第二十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二1、西南酸雨區(qū)2、華中酸雨區(qū)3、華東沿海酸雨區(qū)。第三十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二第三十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二二、酸雨對水生生態(tài)系統(tǒng)的影響酸雨對水環(huán)境的影響表現(xiàn)為河流和湖泊的酸化。

美國東北部和加拿大東南部是西半球工業(yè)最發(fā)達的地區(qū)，每年向大氣中排放二氧化硫2500多萬噸。二十世紀七十年代開始，這些地區(qū)出現(xiàn)了大面積酸雨區(qū)。1930年只有4％的湖無魚，1975年近50％的湖泊無魚，其中200個是死湖。酸雨對水環(huán)境的影響，不僅降低pH，同時也使水體可溶性金屬水平提高。第三十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二1、酸雨對微生物和藻類的影響酸化后的水體中霉菌占優(yōu)勢，真菌在沉積物中數量增加，即細菌通常被真菌取代。影響藻類的生長繁殖，表現(xiàn)為藻類生長潛力減弱。藻類的群落結構、細胞密度、生理狀態(tài)發(fā)生變化最終導致水體中初級生產力降低，食物鏈受破壞。第三十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二2、酸雨對浮游動物和軟體動物的影響浮游動物對水體酸化的反應非常明顯，其存活率、呼吸、心率、生長、繁殖都受到影響。種類和密度逐漸減少。pH低于5.5時影響更甚湖泊酸化導致軟體動物消失。原因：影響貝殼形成；酸化導致初級生產力下降，餌料不足；產卵量的變化比螺殼的變化更加敏感第三十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二3、酸雨對魚類的影響魚類的化學感受器是低pH毒性的靶器官酸化破壞鰓的結構和功能，導致魚體呼吸困難水體的pH值降到5·0以下時魚的繁殖和發(fā)育會受到嚴重影響pH值降到4·0以下魚類直接死亡第三十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二theskinnylaketroutintheupperphotowascapturedinanacidifiedelalakeatph5.1.itwasslowlystarvingbecausemostofitsfoodhaddisappearedfromthelake.第三十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二三、酸雨對陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響第三十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二（一）土壤導致土壤酸化。酸雨可使土壤中H+濃度的提高，加速土壤礦物的風化、釋放,使植物營養(yǎng)元素特別是K、Na、Ca、Mg等產生淋失。第三十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二酸雨還可以使土壤中的有毒有害元素活化,特別是富鋁化土壤,在酸雨作用下會釋放出大量的活性鋁,造成植物鋁中毒導致土壤有機質含量下降，酸雨會對土壤中P的有效性產生較大的影響第三十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二（二）植物1、破壞植物形態(tài)結構酸雨影響葉片的結構和正常的生理生化過程，進而間接影響到植物生長發(fā)育。

酸雨可導致植物氣孔不同程度的永久性開放和表皮細胞瓦解；改變植物葉片表面蠟被層和角質層的物理、化學特性。

低pH值的酸沉降作用下，在短期內就能對葉片造成可見傷害。第四十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二2、影響生理代謝1）植物營養(yǎng)狀況主要表現(xiàn)在葉片營養(yǎng)元素的流失和對N、S及Al的富集。

降水的H+和NH4+可以將Ca2+、Mg2+、K+等營養(yǎng)元素從樹葉中置換出來。

酸沉降富硫化物和硝酸化合物，在酸沉降高的地區(qū)，植物通過根系和樹冠進行吸附和吸收，引起體內N、S元素的富集；而土壤的酸化又引起土壤中Al的活化。第四十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二2）光合作用酸雨中的H+濃度達到一定值時，可阻礙葉綠素的合成。主要原因是酸雨導致葉片中的Ca2+、Mg2+和K+被置換，尤其是Mg2+，它是合成葉綠素的必需元素。鎂的缺失造成葉綠素總量的減少，以及葉綠素a與葉綠素b比率的變化。

在一定的范圍內，酸沉降可以促進植物光合速率的增加。而超過一定限度時，光合速率開始下降。第四十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二3）呼吸作用在酸雨脅迫狀態(tài)下，植物的呼吸作用提高的現(xiàn)象比較普遍。呼吸作用增加使植物消耗增多，植物的物質和能量的積累相對減少。這可能是酸雨抑制植物生長的一個重要的方面。第四十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二3、植物生長及生產力

酸沉降引起森林生產力的下降已成為無可爭辯的事實。但在一定的時空范圍內，一定的酸度條件下，酸沉降的確也在一定程度上提高了樹木的生長或群落的增長。第四十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二

在急性或長期酸沉降作用下，導致森林植物生長力下降是必然的。

急性酸沉降能夠抑制光合作用，增加呼吸作用，從而增加能耗，最終導致植物饑餓死亡。

長期的慢性酸沉降則主要是通過營養(yǎng)元素的流失和Al以及重金屬的毒害作用，導致植物發(fā)育不良，植物衰退或死亡。第四十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二（三）微生物

受酸雨的影響,土壤中微生物總量明顯減少,其中細菌數量減少最顯著,放線菌數量略有下降,而真菌數量則明顯增加(主要是喜酸性的青霉、木霉)。

特別是固氮菌、芽孢桿菌等參與土壤氮素轉化和循環(huán)的微生物減少,使硝化作用和固氮作用強度下降,其中固氮作用強度降低80%,氨化作用強度減弱30%~50%,從而使土壤中氮元素的轉化與平衡遭到一定的破壞。第四十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二四、酸雨對人體健康的危害酸雨眼角膜和呼吸道粘膜有明顯刺激作用，導致紅眼病和支氣管炎，可引起肺炎、肺水腫，慢性咽炎、支氣管哮喘發(fā)病率增加。長期生活在含酸沉降物的環(huán)境中，導致動脈硬化、心梗等疾病概率增加。土壤酸化使本來固定在土壤礦化物中的有害重金屬如汞、鎘、鉛、鋁等溶出,繼而為糧食，蔬菜吸收和富集,人類攝取后,中毒得病。第四十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二五、酸雨對建筑物的腐蝕使非金屬建筑材料（混凝土、砂漿和灰砂磚）表面硬化水泥溶解，出現(xiàn)空洞和裂縫，導致強度降低，從而損壞建筑物。“黑殼”效應腐蝕名勝古跡及雕塑第四十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二樂山大佛遭酸雨侵蝕表面多處剝落第四十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二持久性有機污染物（Persistentorganicpollutants,POPs）第五十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二一、POPs的定義

持久性有機污染物是一類具有毒性,易于在生物體內富集,在環(huán)境中能夠持久存在,且能通過大氣運動在環(huán)境中進行長距離遷移,對人類健康和環(huán)境造成嚴重影響的有機化學污染物質。第五十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二《斯德哥爾摩公約》中禁止的12種POPs2001年5月23日,包括中國在內的127個國家和地區(qū)在瑞典簽署了《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》(StockholmConventiononPersistentOrganicPollutants),決定禁止或限制使用12種持久性有機污染物。至今已有151個國家簽署第五十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二首批被《斯德哥爾摩公約》中列入全球控制的12種（類）POPs被稱為“骯臟的一打（DirtyDozen）”，它們可以分為三類：（1）有機氯農藥（2）工業(yè)化學品（3）非故意排放副產品第五十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二有機氯農藥

（1）艾氏劑（Aldrin）：用于防治地下害蟲和大田、飼料、蔬菜、果實作物害蟲，是一種極為有效的觸殺和胃毒劑。

（2）狄氏劑（Dieldrin）：用于控制白蚊、紡織品類害蟲、森林、棉花和地下害蟲，以及防治熱帶蚊蠅傳播疾病。

（3）異狄氏劑（Endrin）：用于噴灑棉花和谷物等大田作物葉片的特效殺蟲劑。

第五十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二有機氯農藥

（4）滴滴涕（DDT）：用于防治棉田后期害蟲、果樹和蔬菜害蟲，具有觸殺、胃毒作用。目前用于防治蚊蠅傳播的疾病。（5）六氯苯（HCB）：用于種子殺菌、防治麥類黑穗病和土壤消毒。同時，某些化工生產中的中間體或副產品。（6）七氯（Heptachlor）：用于防治地下害蟲、棉花后期害蟲及禾本科作物及牧草害蟲，具有殺滅白蚊、火蚊、蝗蟲的功效。

第五十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二有機氯農藥（7）氯丹（Chlordane）：用于防治高梁、玉米、小麥、大豆及林業(yè)苗圃等地下害蟲，是一種具有觸殺、胃毒及熏蒸作用的廣譜殺蟲劑。同時因具有殺滅白蟻、火蟻的功效，也用于建筑基礎防腐。

（8）滅蚊靈（Mirex）：具有胃毒作用，廣泛用于防治白蚊、火蚊等多種蚊蟲。（9）毒殺芬（Toxaphene）：用于棉花、谷物、堅果、蔬菜、林木以及牲畜體外寄生蟲的防治，具有觸殺、胃毒作用。第五十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二工業(yè)化學品（10）多氯聯(lián)苯（PCBs）：有209種同系物。一般多是混合物，在常溫下，隨所含氯原子的多少，可能為液狀、水飴液或樹脂狀，是一種化學性質極為穩(wěn)定的化合物。由于性能穩(wěn)定，不易燃燒，絕緣性能良好，PCBs在工業(yè)上應用較廣。

第五十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二非故意排放副產品（11）多氯代二苯并-對-二惡英（PCDDs）：是一組有75種異構體的化學品。在制造氯酚過程中的副產品，一些殺蟲劑、除草劑農藥中含有PCDDs。在固體廢物焚燒、汽車排氣、煤炭和木材燃燒時也產生PCDDs；氯堿和鋼鐵工業(yè)排氣與廢渣中也含有PCDDs。

（12）多氯代二苯并呋喃（PCDFs）：是一組有135種異構體的化學品，其產生過程同PCDDs。第五十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二2009年5月《斯德哥爾摩公約》中新增禁止9種POPs第五十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二二、POPs的特性持久性生物蓄積性

半揮發(fā)性高毒性長距離遷移性第六十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二POPs重大污染事件—多氯聯(lián)苯1967年日本和1979年中國臺灣米糠油事件1986年，加拿大PCBs泄漏事件日本米糠油事件中PCBs受害者的慘狀第六十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二第六十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二POPs重大污染事件—二噁英越戰(zhàn)時期美軍在越南投放大量除草劑“橙劑”，其含有大量二噁英有毒物質第六十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二1976年，意大利薩浮索的一座化工廠發(fā)生嚴重事故，大量二惡英泄漏1997年美國的雞肉、蛋類和鯰魚被發(fā)現(xiàn)遭受二惡英污染1999年，比利時的家禽和蛋類中發(fā)現(xiàn)了高含量的二惡英。造成經濟損失達600億比利時法郎2004年發(fā)現(xiàn)荷蘭牛奶中二惡英含量增加2008年愛爾蘭發(fā)現(xiàn)生豬和豬飼料取樣中的二惡英成分，達到歐洲聯(lián)盟安全上限的80至200倍POPs重大污染事件—二噁英第六十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二三、POPs的生態(tài)毒性效應免疫毒性

內分泌干擾作用生殖和發(fā)育毒性

致癌作用其它毒性第六十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二1、免疫毒性

POPs對免疫系統(tǒng)的影響包括抑制免疫系統(tǒng)正常反應的發(fā)生，影響巨噬細胞的活性，降低生物體對病毒的抵抗能力。

海豹食用了被PCBs污染的魚會導致維生素A和甲狀腺激素的缺乏，而這兩種物質的缺乏使它們更易感染細菌。第六十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二2、致癌作用POPs會促進腫瘤的生長。對在沉積物中PCBs含量高地區(qū)的大頭魚進行研究發(fā)現(xiàn)：大頭魚皮膚損害，腫瘤和多發(fā)性乳頭瘤等病的發(fā)病率明顯升高。2,3,7,8-TCDD對小鼠、大鼠、倉鼠、田鼠進行19次染毒試驗，致癌性均為陽性。10％至15％的人類癌癥與POPs有關.國際癌癥研究機構在大量的動物實驗及調查基礎上,在1997年將2,3,7,8-TCDD定為人類Ⅰ級致癌物第六十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二3、發(fā)育毒性食魚鳥類如鸕鶿、海鷗和燕鷗幼體出現(xiàn)嘴畸形、心臟畸形、骨骼畸形POPs同樣會影響人的生長發(fā)育,尤其會影響到孩子的智力發(fā)育。最典型的事例是1968年日本的米糠油事件和1979年中國臺灣的PCBs泄露事件,都表明出生前受到侵害的幼兒出現(xiàn)反應遲鈍、自閉和弱智等現(xiàn)象。第六十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二4、內分泌干擾作用——生殖毒性PCB具有一定的雌激素活性。男性精子數量的減少,生殖系統(tǒng)的功能紊亂和畸形,睪丸癌及女性乳腺癌的發(fā)病率都與長期暴露于低水平的類激素物質有關。Falck等發(fā)現(xiàn)患惡性乳腺癌的女性要比患良性乳腺腫瘤的女性的乳腺組織中PCBs和DDE水平高POPs能夠減輕性器官的重量，抑制精子的產生，男性雌性化，女性性早熟等第六十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二

生物體暴露于POPs會產生生殖障礙、畸形,機體死亡等現(xiàn)象。20世紀50~70年代,北美許多地區(qū)的白頭海雕數量急劇減少,原因之一就是由于