第九章-环境地球化学简介资料.ppt

第九章环境地球化学简介,环境地球化学简介,一、元素的环境地球化学分类（一）元素的环境地球化学分类及存在形态1.元素的环境地球化学分类,环境地球化学简介,（1）生命元素生命组成元素：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,环境地球化学简介,2.毒性元素：毒性：Cd、Ge、Sn、Sb、Te、Hg、Pb、Ga、In、As、Li(?)潜在和放射性毒性元素：Be、Tl、Th、U、Po、Ra、Sr(?)、Ba(?),环境地球化学简介,3.无毒性稳定元素：（多为氧化物矿物或自然元素）Ti、Zr、Hf、Sc、Y、Nb、Ta、Ru、Os、Rb、Ir、Pd、Pt、Ag、Au4.中间性元素：B、Al,环境地球化学简介,（二）元素的存在形式1.非残渣态(1)可交换态(或被吸附态)：如Cu,Mg,K,Na等被吸附的简单离子,环境地球化学简介,(2)碳酸盐结合态：此形态对pH值改变敏感(3)铁锰氧化物和氢氧化物结合态(4)与硫化物及有机质结合态,环境地球化学简介,2.残渣态（惰性态）：元素存在于难溶解矿物的晶格中,环境地球化学简介,3.某些元素的环境地球化学性质Hg主要来源：HgS(辰砂)环境中的来源：Hg矿和含Hg岩石的开采和风化；煤和石油的燃烧；制碱、电器、仪表、制药、农药、造纸、油漆等工业Hg对人体的影响：过量Hg具有明显毒性,环境地球化学简介,As:主要来源：FeAsS（毒砂）、AsS(雄黄)、As2S3(雌黄)环境中的来源：砷化合物（砷酸钙、砷酸铝，用于杀虫、除草、杀菌和灭鼠等，电子工业中用于砷化镓的半导体材料）砷的毒性：耐受性，积累性,环境地球化学简介,Cd：主要来源：CdS(硫镉矿)、CdCO3(菱镉矿)、CdO(方镉矿)、CdSe(硒镉矿)环境中的来源：Pb,Zn,Cu矿山的开采，电池，显象管，工业（电镀）废水等毒性：骨痛症，高血压（？）,环境地球化学简介,Pb：主要来源：方铅矿环境中的来源：矿山，冶金，化工，颜料，玻璃工业，蓄电池等毒性：腹痛，贫血，神经病，脑病等,环境地球化学简介,二、元素的环境背景值1.环境背景值的概念：无污染情况下环境组成要素（如大气，水体，土壤，岩石，河流沉积物和植物等）的平均化学成分,环境地球化学简介,2.意义：（1）环境评价依据（2）追索污染源（3）预测环境污染趋势（提供依据）（4）查明地方病的起因和防治,环境地球化学简介,3.某些元素的环境背景值（1）大气环境背景值影响因素：人类活动和火山作用,环境地球化学简介,环境地球化学简介,（2）土壤背景值是母岩、气候、生物、水系、地形等综合作用的产物，在研究或评价土壤的污染程度时必须考虑原始地球化学背景。,环境地球化学简介,环境地球化学简介,（3）水体背景值,环境地球化学简介,环境地球化学简介,（4）植物和粮食的背景值与植物的科、属、种以及植物的不同部位有关，也与环境条件（土壤、气候、雨量）等有关,环境地球化学简介,环境地球化学简介,（5）岩石背景值是成土母岩，是原生环境质量评价的重要依据，可为污染来源途径提供资料，,环境地球化学简介,三、水环境地球化学1.地下水的形成及作用特点：水-岩作用时间长，背景值决定于流经过的岩石,环境地球化学简介,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等的碳酸盐，氯化物，硫酸盐，硝酸盐)硝酸根增高其它组分含量的增高(如Ag、Cd、Cr、Cu、Hg、Fe、Mn、Zn、As、Se、F、有机质，微生物等),环境地球化学简介,污染途径：污染物产生的CO2促进Ca、Mg等的溶解盐效应离子置换，如Na增加可置换土壤中的Ca、Mg等氧化还原环境的变化，如水位下降引起氧化条件并使硫形成硫酸根等。,环境地球化学简介,（2）各种污染物的渗入方式通过包气带渗入河流侧向渗入由井孔、坑道或岩溶通道直接注入,环境地球化学简介,3.地下水的自净作用水进入地下后与介质发生物化-生化反应，使水的组成发生变化而达到净化（1）微生物被吸附和衰亡作用,环境地球化学简介,环境地球化学简介,（2）微生物的分解作用有机污染物的分解作用=水+CO2（生物化学反应是消耗氧的过程）,环境地球化学简介,(3)化学沉淀作用可形成硫酸盐、碳酸岩、氢氧化物、氟化物等，如CaSO42H2O,PbCO3,Pb(OH)2,CaF2,环境地球化学简介,(4)物理化学吸附作用黏土对Cr、Cd、As、Cu、Pb、Zn、Hg的去除深度为15cm,净化率达89.3-100%。黏土对酚，氰的去除深度小于20cm,净化深度达71-89.9%。矿物的吸附能力：沸石蛭石蒙脱石绿高岭石伊利水云母白云母黑云母,环境地球化学简介,4.河流的自净作用（1）稀释作用（2）吸附和沉淀作用（3）生物化学作用：细菌，藻类，大型植物，微型动物，大型动物生物化学耗氧量（BOD）和溶解氧(DO),环境地球化学简介,5.土壤和河流沉积物中污染物的积累污染物吸附的有限性重新释放的条件：（1）盐度的增高（2）pH值降低（3）氧化还原条件的变化（4）天然和合成络合剂的增加,环境地球化学简介,四、大气环境地球化学（一）大气圈结构和组成,环境地球化学简介,（二）大气化学及环境效应1.CO2的温室效应及对环境的影响,环境地球化学简介,2.臭氧层及其环境效应（1）臭氧层的作用减少紫外线影响温度分布,环境地球化学简介,环境地球化学简介,（2）人类活动对臭氧层的影响臭氧的性质不稳定：温度升高即分解，其催化剂为NO2、Cl2、Ag、Cu、Fe、Mn氧化性：SO2+O3=SO3+O2N2O+O3=2NO+O2H2S+O3=H2O+O2+S(g),环境地球化学简介,3.大气污染与危害污染的原因：自然作用，人为作用（1）光化学烟雾成因：紫外线照射烃、NO等形成过氧乙酰硝酸酯,环境地球化学简介,（2）酸雨酸雨的形成：来自煤、石油燃烧和金属冶炼产生的SO2来自高温燃烧产生的NO2,环境地球化学简介,酸雨的危害：土壤中Ca,Mg,K等的淋失和抑制有机物的分解和氮的固定。使植物中K,Ca,Mg,Mn,有机物（糖，氨基酸和维生素等）淋失。,环境地球化学简介,（3）大气飘尘（气溶胶）指10m的颗粒为落尘对环境的影响：吸入呼吸道，支气管，肺部后80%沉积增加日光散射，降低能见度,来源（人为和天然）：大风扬起的尘埃火山喷发海浪花蒸发的气溶胶（NaCl）燃烧过程的固体颗粒（烟，汽车尾气等）,环境地球化学简介,大气环境飘尘的自然去除干沉降（碰撞和吸附）湿沉降,环境地球化学简介,4.森林植被对环境的净化作用除调节气候，保持水土外，有以下作用：（1）保持氧和CO2的平衡1人的氧气量需要150m2的叶面,环境地球化学简介,（2）降低大气中的有害气体浓度可吸收HF、SO2、Cl、NO2、NH3、O3、Hg、乙烯、过氧乙酰硝酸酯，醛，酮等。如SO2通过高15m宽15m的法国梧桐林带，其含量可降低25-75%。,环境地球化学简介,（3）减少空气中的放射性物质如在叶面的背风面上，放射性物质仅占1/4。,环境地球化学简介,（4）减少空气中的尘埃叶面吸附作用可减少到1/9-1/8,环境地球化学简介,（5）减少空气中的细菌植物分泌物（包括挥发物质）具有杀菌作用，如城市公园里的细菌可降低40-50倍。（6）净化水源,环境地球化学简介,五、环境保护及研究问题1.人类活动的区域环境效应(1)矿山开发的环境效应空气污染CO,SO2水污染（酸性废水，重金属污染）(2)工厂的污水排放(3)其它（汽车排气