南开大学 污染生态化学考点课件

1、污染生态化学 第一章：绪 论2.2 环境化学学科体系及其战略地位 2.2.1 环境化学学科体系目前我国环境化学学科已经发展成为化学、生物学、生态学、毒理学、农学、土壤学以及化学工程与生物工程等多学科交叉的学科研究体系 主要分支学科领域：环境污染化学、环境分析化学、污染控制化学、污染生态化学和环境理论化学宏观污染生态化学过程化学污染物在跨流域、大区域甚至全球水平上的迁移转化、化学反应及化学变化过程，包括： - 全球（或区域）化学污染过程 - 全球（或区域）生态变化过程中观污染生态化学过程吸附/解吸过程 固定/释放过程老化过程 扩散/浓集过程降解/合成过程 氧化/还原过程螯合/解络过程 酸/碱反应

2、过程界面渗透/反渗过程 挥发/凝结过程溶解/沉淀过程 水解/水合过程脱氯过程 共代谢/次生过程。微观污染生态化学过程分子、亚分子水平上的过程，如污染作用下的基因突变、微生物质粒的形成过程瞬间污染生态化学过程生态系统中化学污染物引起的各种急性、亚急性反应过程或在短时间内发生的污染生态效应的化学过程 一般时间跨度为一周以下，以天、时、分、秒计漫长污染生态化学过程生物代际慢性中毒生物化学过程污染生态适应与生态进化过程以世纪、千年甚至万年以上计1）药物与个人保健品污染物Pharmaceuticals and personal care products（PPCPs） 包括各种处方药和非处方药（如抗生素

3、、类固醇、止痛药、降压药、避孕药、催眠药、减肥药等），肥皂、香波、牙膏、香水、护肤品、防晒霜、发胶、染发剂等 与人们的健康和日常生活息息相关，每天都有大量PPCPs被使用并排放到环境中，其活性成分及其残留物对环境特别是饮用水的污染已成为近几年来得到日益重视的环境问题 全球对PBDEs的市场需求量（吨/年）吨（MT）北美欧洲亚洲主要用途Penta-BDE 20017 100150150织物涂层、聚亚氨脂泡沫（30%），如沙发、床垫、纺织品20059 800150500Octa-BDE 20011 5006101 500高强度塑料，如电视机、计算机、传真机等外壳20052 0006002300De

4、ca-BDE200124 5007 60023 000高强度塑料、汽车内座、绝缘材料、粘合剂、织物涂层200527 0009 80025 000总计200133 1008 36024 650200538 80010 55027 8002）多溴联苯醚（PBDEs）等溴化阻燃剂3）全氟辛烷磺酰基化合物 （PFOS）/全氟辛酸铵及盐类（PFOA）是重要的全氟化表面活性剂，具有疏水疏油的特性被认为是持久性有机污染物，在生物体内存在蓄积性和蓄积效应，且不易降解，半衰期很长实验室研究表明这类物质在一定的剂量下引起生物体体重降低、肝组织增重、肺泡壁变厚、线粒体受损、基因诱导、幼体死亡率增加以及容易感染疾病致

5、死等不良生物学效应4）Nanopollutants(纳米污染物) 2003 年4 月Science、2003 年7月Nature， 相继发表编者文章， 开始讨论纳米尺度物质的生物效应、对环境和健康的影响问题2004 年1 月美国化学会的Environmental Science & Technologies杂志也发表文章，与各个领域的科学家们探讨纳米生物效应，尤其是纳米颗粒对人体健康、生存环境和社会安全等方面是否存在潜在的负面影响，即纳米生物环境安全性问题2005年1月纳米毒理学(Nanotoxicology) 专业杂志在英国出版，仅两年时间形成了一个新的前沿研究领域 5）抗性基因污染基因横向

6、转移的过程。在此过程中，相互间很接近的细菌能够分享遗传信息，其中就包括编码抗生素抗性的基因基础和原理：病原细菌能够与不同的共生细菌和益生菌进行横向基因转移，抗性基因传递给致病细菌，抗性细菌进化和散布抗生素抗性基因污染：抗生素的大量使用，加速了携带编码抗生素抗性的基因在细菌间的传播，使许多细菌获得了耐药性，导致抗生素的治疗效力日益下降第二章 污染生态化学研究方法光谱法利用物质的光谱进行定性定量和结构分析的方法称为光谱分析法，简称光谱法。紫外-可见分光光度法研究物质在紫外-可见光区（150800 nm）分子吸收光谱的分析方法。可进行单一组分测定也可多组分测定，无需分离，可同时检测灵敏度： 最高10

7、-7 mg/l紫外-可见分光光度法的应用营养盐、叶绿素a、硫化物、氰化物和油类生化分析：蛋白含量、酶活性、MDA等荧光分析法物质吸收光质能量被激发，电子能级跃迁到激发态，从激发态回到基态时发射出荧光，根据不同物质的荧光谱线位置及其强度鉴定物质并检测其含量的方法叫荧光分析法。 荧光分析可应用于物质的定性及定量，由于物质结构不同，吸收波长不同，发射波长也不同，利用这个性质可鉴别物质。对于同一物质的稀溶液，其产生的荧光强度与浓度呈线性关系，利用这个性质可以进行定量测定。光谱法质谱法分子离子和碎片离子依据质荷比（m/z）大小依次进行排列所组成的质量谱。未知化合物结构定性、定量分析。灵敏度高特别是各种联

8、用方法（GC-MS,LC-MS）用于各种POPs污染，包括农药、杀虫剂、PAHs, PCBs,PCDD/Fs、溴代物、PPCPs及其代谢产物等色谱法原理当流动相中携带的混合物流经固定相时，其与固定相发生相互作用。由于混合物中各组分在性质和结构上的差异，与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而按一定次序由固定相中流出。与适当的柱后检测方法结合，实现混合物中各组分的分离与检测。 两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础HPLC与GC差别？相同：兼具分离和分析功能，均可以在线检测 主要差别：分析对象的差别和

9、流动相的差别1分析对象差别 GC：能气化、热稳定性好、且沸点较低（ 400 ）的样品，占有机物的20% HPLC：溶解后能制成溶液的样品， 分子量大、难气化、高沸点、挥发性差、 热稳定性差、离子型及高聚物的样品 用途广泛，占有机物的80% 2流动相差别GC：流动相为惰性气体组分与流动相无亲合作用力，只与固定相作用 HPLC：流动相为液体流动相与组分间有亲合作用力，为提高柱的选择性、 改善分离度增加了因素，对分离起很大作用流动相种类较多，选择余地广流动相极性和pH值的选择也对分离起到重要作用 选用不同比例的两种或两种以上液体作为流动相 可以增大分离选择性第二节 污染物的室内模拟与系统研究方法 微

10、宇宙法 (Microcosm)是研究污染物在宏观水平上从种群，群落，生态系统到整个生物圈水平上的生物效应的一种方法，又称为模型生态系统法（ Model Ecosystem ）可分为自然微宇宙和人工微宇宙或分为水生微宇宙和陆生微宇宙。包括有生产者、消费者和分解者7类生物，具备生态系统结构和功能，可以应用于污染物在生态系统范围内生态效应的研究第三节 污染物的生态毒理诊断与生物标记物评价方法1.污染物的生态毒理诊断与化学分析方法相比有哪些优势？（1）生态毒理诊断可以对污染物的中间代谢产物毒性做出准确定量评价，但传统化学分析方法只可以对污染物含量进行定量描述；（2）实际环境污染的问题往往是小剂量长期连

11、续作用的复合污染，问题更加棘手，难以觉察、隐蔽性强、面积大。生态毒理诊断可以检出其毒性效应，特别是多种污染物共存的复杂体系，而化学分析方法只能分析检测出其含量；（3）在实际污染环境中，不能仅以目标化合物浓度的降低作为评价其生态风险的标准，污染物的代谢降解产物往往会造成生物体乃至整个生态系统更致命的独立效应，给生态系统造成更大的隐患。生态毒理学诊断能够综合反映环境污染的整体毒害效应，并为生态系统健康评价提供可接受毒性终点，因此，检测污染物及其代谢产物的毒性效应必须依靠生态毒理学方法与模型。土壤污染生态毒理诊断指示生物土壤动物和土壤微生物是土壤生态系统的重要组成成分，土壤又是植物生长的物质基础，因

12、此土壤污染可以由土壤生态系统中不同营养级的敏感指示生物评价；土壤微生物、原生动物、无脊椎、脊椎动物、植物等是指示土壤污染的理想指示生物。第三章化学污染对土壤生态系统的影响及其机理相关概念土壤环境容量 土壤环境容量（或称土壤负载容量）是指一定环境单元、一定时限内遵循环境质量标准，即保证农产品质量和生物学质量，同时也不使环境污染时，土壤所能容纳污染物的最大负荷量。不同土壤其环境容量是不同的，同一土壤对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净化能力。土壤环境背景值： 土壤的环境要素在未受到明显污染时，其化学元素的正常含量，以及环境中能量分布的正常值为环境背景值，又称作环境本底值环境基

13、准指环境中污染物对特定保护对象（人或其他生物）不产生不良或有害影响的最大剂量（无作用剂量）或浓度，或者超过这个剂量或浓度就导致特定保护对象产生不良或有害的效应。 周启星,安婧和何康信. 我国土壤环境基准研究与展望. 农业环境科学学报, 2011, 30(1): 1-6.一、土壤的构成、分类及特性 1.构成矿物质（无机物）岩石风化的碎屑和新生矿物 45%有机物活的微生物、植物、动物，有机质，腐殖质 5%水吸湿水（无效）毛管水（有效）重力水（过剩） 25% 空气土壤中空气的组成与大气不同需要交换 25%分类土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系，具有疏松的结构。土壤质地一般分为砂土、壤土和

14、粘土三类 土壤特征： 多相、多孔、疏松系统， 吸附、解吸、交换作用的胶体系统 络合、螯合、氧化还原的反应系统 各种生物、微生物活动的陆生系统 土壤净化（土壤自净） 从外界环境进入土壤中的各种污染物质，被土壤胶体所吸附，使其毒性降低，或土壤微生物和小动物对污染物质的分解，使有毒变为无毒，这个过程称作土壤净化土壤的氧化还原电位 概念 由于溶液氧化态物质和还原态物质的浓度关系而产生的电位，称为氧化还原电位(Eh)，单位为mV。 有机污染物在土壤中的降解 有机物污染物与重金属在土壤中迁移转化的一个最大区别是有机污染物可以通过生物降解而被分解转化为小分子的污染物或最终分解为水和二氧化碳。持久性有机物如多

15、氯联苯不容易生物降解，可在土壤中长期存在。而石油烃、部分农药、激素等可以被微生物分解，从而影响其迁移转化。PAHs 水溶性低，辛醇水分配系数高，因此PAHs 在土壤中有较高的稳定性，其苯环数与其生物可降解性呈负相关关系。高分子量PAHs 的生物降解一般均以共代谢方式开始。土壤中各种微生物含量 细菌（108）放线菌*（107）霉菌*（106）酵母菌（105）藻类（104）原生动物（103） 土壤中的微生物4土壤微生物对农药的降解4土壤微生物对农药的降解3.4根-土界面化学污染物的生态行为及根分泌物的污染生态化学根际环境直接围绕在植物根周围的土壤环境。根-土界面的重要组成部分。简单的说，根际环境就

16、是受植物根系活动影响的那部分土壤，它的范围一般是离根表数毫米到12cm。根际界面由于深受根系生长活动的影响，其物理化学和生物学性状随根系界面的微生态过程会产生相应变化，与非根际土壤存在很大的比较差异。与土壤相关的温室气体排放甲烷排放。主要发生在湿地和水田.二氧化碳的排放。主要决定于土壤的呼吸。土壤中的氧化亚氮(N2O )。由于N2O 在大气中的驻留时间长达140年,因而其温室效应是等质量CO2 的310 倍.农田土壤中N2O 的产生主要是在微生物的参与下,通过硝化和反硝化作用完成。反硝化作用：反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的过程。微生物和植物吸

17、收利用硝酸盐有两种完全不同的用途，一是利用其中的氮作为氮源，称为同化性硝酸还原作用：NO3-NH4+有机态氮。许多细菌、放线菌和霉菌能利用硝酸盐做为氮素营养。另一用途是利用NO2-和NO3-为呼吸作用的最终电子受体，把硝酸还原成氮（N2），称为反硝化作用或脱氮作用：NO3-NO2-N2。硝化作用：氨氧化成硝酸的过程，具体过程可分为 氨+氧亚硝酸+水+能量，亚硝酸+氧硝酸+能量。污染生态化学第四章 水污染生态化学：化学污染对水生生态系统的影响及其机理 1污染物在水生态系统中的生物迁移1污染物在水生态系统中的生物迁移污染物透过细胞膜的方式 特点 方式浓度梯度有无载体是否耗能其它特点简单扩散高浓度低

18、浓度（顺）无否脂溶性有机化合物的主要转运方式滤过过程无否通过膜上的亲水性孔道，水溶性化合物主要转运方式主动转运低浓度高浓度（逆）有耗能水溶性大分子化合物的主要方式,污染物排出体外主要方式易化扩散高浓度低浓度（顺）有否胞饮作用内吞物质为液体吞噬作用内吞物质为固体物质2污染物在生物体内的生物转化无机污染物的生物转化1. 汞的迁移转化毒性无机污染物的生物转化2. 砷的迁移转化毒性但也有例外，如三甲基胂具有高毒性第五节 化学污染胁迫下生物体的抗性问题污染生态化学第五章 化学污染对地下水和沉积物的生态影响及其动力学2化学及物理化学作用2化学及物理化学作用2化学及物理化学作用2化学及物理化学作用2化学及物

19、理化学作用第六章 大气污染生态化学第一节 化学污染物的土-气、水-气界面过程第一节 化学污染物的土-气、水-气界面过程第一节 化学污染物的土-气、水-气界面过程第二节 大气化学污染对森林和农作物体系的生态影响第二节 大气化学污染对森林和农作物体系的生态影响第二节 大气化学污染对森林和农作物体系的生态影响第二节 大气化学污染对森林和农作物体系的生态影响第二节 大气化学污染对森林和农作物体系的生态影响第三节 城市生态系统中的大气化学污染及其生态响应第三节 城市生态系统中的大气化学污染及其生态响应第三节 城市生态系统中的大气化学污染及其生态响应第四节 居室大气污染及其对人体健康的生态化学胁迫第四节

20、居室大气污染及其对人体健康的生态化学胁迫第四节 居室大气污染及其对人体健康的生态化学胁迫第四节 居室大气污染及其对人体健康的生态化学胁迫第四节 居室大气污染及其对人体健康的生态化学胁迫化学污染物的宏观生态化学过程与机理污染生态化学第七章 污染物的迁移转化 污染物的转化污染物质本身的特性以及环境的温度、介质的pH值、氧化还原电位、吸附剂种类和数量等，均会影响污染物迁移的强度和速度。污染物迁移与转化的影响因素污染物迁移转化的界面尺度(亚) 细胞个 体种 群群 落地 球生物分子生态系统污染物迁移转化的生态尺度快速(急性反应过程) 中速(慢性反应过程)慢速(适应与进化过程)污染物迁移转化的时间尺度污染

21、物在海洋环境中迁移涉及的界面污染物在海洋环境中迁移涉及的界面污染物在海洋环境中迁移涉及的界面污染物在海洋环境中迁移涉及的界面污染物在海洋环境中迁移涉及的界面什么是数学模型数学模型是对于现实世界的一个特定对象，一个特定目的，根据特有的内在规律，做出一些必要的假设，运用适当的数学工具，得到一个数学结构。简单地说：就是系统的某种特征的本质的数学表达式（或是用数学术语对部分现实世界的描述），即用数学式子（如函数、图形、代数方程、微分方程、积分方程、差分方程等）来描述（表述、模拟）所研究的客观对象或系统在某一方面的存在规律。数学模型的特征抽象性通过数学模型，将形象思维问题转化为抽象思维问题，从而可以突破

22、实际系统的束缚，并运用已有的数学研究成果对研究对象加以开展深入研究。局限性一个模型不可能考虑到所有的变量，也不可能反映每一变量的全部规律。这种对实际对象的抽象和简化必然具有某种程度的失真。当对实际系统缺乏足够的认识时，尤为显著。典型化学污染物在环境中的生态化学过程及机理POPs污染的治理技术POPs污染的治理技术苯系物BTEX抗生素污染物抗生素的来源和暴露途径抗生素在环境中的行为抗生素在环境中的行为环境中抗生素残留的潜在风险多溴联苯醚PBDEsPFOS和PFOA第八章 化学污染的生态毒理过程与分子机制 DNA损伤：在某些因素作用下，DNA的结构和功能发生改变，阻碍DNA的复制和转录。基因组：

23、指一种生物单倍体染色体内的全部遗传物质的总和。第九章：复合污染生态化学及其进展 9.2 复合污染生态效应在研究单一污染物的毒性效应后为什么要进一步研究复合污染效应？ 生态系统中存在一种以上的化学污染物，而不是单一的污染物作用于生态系统，研究发现复合污染比单一污染更为接近环境污染现状，环境中复合污染的存在更具有普遍性和多发性。多个污染物之间相互作用的效应包括相加作用、协同作用、拮抗作用、独立作用。9.3复合污染生态效应的机理 竞争结合位点影响酶的生物学活性干扰正常生理过程改变细胞结构与功能螯合/络合作用及沉淀作用干扰生物大分子的结构与功能抗性：指生物体抵御环境毒物导致不良效应的能力。生物体本身具

24、有的抵御能力，为天然抗性；生物体在经受环境毒物的暴露后，经过一段时间的适应，后天获得的抵御能力，为获得性抗性交互抗性：指生物体不仅对接触过的毒物产生一定程度的抗性，而且对未曾接触过但结构相似的毒物也表现有一定程度的抗性，这种现象成为“交互抗性”耐性：生物体具有其生理生化特性保护机制，避免和减轻环境毒物危害的能力，即耐性，又称为生理学抗性 耐受指标是指生物体能耐受环境毒物的最大限度，或者是环境毒物不危及生物体的最大允许浓度 半数耐受限度（median tolerance limit），简称TLm，是指在实验条件下，在急性毒性试验中，使受试水生动物在一定时间内，半数存活的毒物浓度。也称平均耐受限度

25、、半数存活浓度或半耐受度 污染生态化学 污染控制生态化学： 处理、修复与控制第一节 污染物的生物处理第一节 污染物的生物处理第一节 污染物的生物处理第一节 污染物的生物处理毒性第一节 污染物的生物处理毒性但也有例外，如三甲基砷具有高毒性污染生态化学 污染控制生态化学： 处理、修复与控制一、水体污染的控制与修复181一、水体污染的控制与修复1822.曝气/复氧一、水体污染的控制与修复1832.曝气/复氧一、水体污染的控制与修复184（三）化学修复一、水体污染的控制与修复185（三）化学修复地下水渗透反应格栅（PRB）修复 渗透反应格栅（Permeable Reactive Barrier, PR

26、B）又称为渗透反应墙（Permeable Reactive Wall）或者是渗透反应带（Permeable Reactive Zone），是近年来发展迅速的一种地下水原位修复技术。根据美国环保局(EPA)的定义：PRB 是一个填充有活性反应材料的被动反应区，当污染地下水通过时污染物能被降解或固定。污染物靠自然水力传输通过预先设计好的介质时，溶解的有机物、金属、核素等污染物被降解、吸附、沉淀或去除。屏障中含有降解挥发性有机物的还原剂、固定金属的络(螯)合剂、微生物生长繁殖所需要的营养物和氧气用以增强生物处理或其它试剂。 一、水体污染的控制与修复186（三）化学修复2.电动力学修复 一、水体污染的

27、控制与修复187（三）化学修复2.电动力学修复 一、水体污染的控制与修复电渗析电迁移电泳由外加电场引起的土壤孔隙水的运动。土壤和地下水中带电离子和离子 性复合物在 外加电场作 用下的运动。土壤和地下水中带电荷的胶体粒 子在电场作用 下的运动。188（三）化学修复3.稳定和固化修复一、水体污染的控制与修复189一、水体污染的控制与修复190二、废水生物控制技术二、废水生物控制技术（一）、好氧生物处理技术二、废水生物控制技术活性污泥法净化过程与机理二、废水生物控制技术（一）、好氧生物处理技术活性污泥法活性污泥厌氧消化的优点（一）、好氧生物处理技术生物膜法二、废水生物控制技术 （二）、厌氧生物处理技

28、术二、废水生物控制技术活性污泥厌氧消化的优点（三）、其他类型生物处理法人工湿地二、废水生物控制技术污染生态化学 污染控制生态化学： 处理、修复与控制三、气态污染物治理二氧化硫二、SO2的净化处理（二）排烟脱硫二、SO2的净化处理1.湿法脱硫2NH3H2O+SO2(NH4)2SO3 (NH4)2SO3+SO2+H2O2NH4HSO3 2NaOH+SO2Na2SO3+H2O Na2CO3+SO2Na2SO3+CO2Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3用浓亚硫酸钾溶液作吸收剂,在60左右吸收SO2，得浓亚硫酸氢钾溶液，将此液导入结晶器内降温，即可析出焦亚硫酸钾晶体。用石灰石、生石灰(CaO)或

29、消石灰Ca(OH)2的乳浊液为吸收剂吸收烟气中SO2。氨法钠法亚硫酸钾法钙法（二）排烟脱硫二、SO2的净化处理2.干法脱硫通过氧化铝与氢氧化钠制成的球团，吸附烟道气中的SO2将石灰石与白云石放在锅炉内，受热分解为氧化物，而后与烟道气中的SO2反应生成亚硫酸盐及硫酸盐活性炭能吸附SO2，当有氧和水汽存在时，除物理吸附外，还有化学吸附以硅石为载体，以五氧化二钒或硫酸钾为催化剂，使SO2氧化成SO3SO2被雾化的氢氧化钙浆液或Na2CO3溶液吸收，温度较高的烟气使液滴干燥脱水，形成干固体废物，被除尘器捕集碱式氧化铝法石灰石-白云石法活性炭法接触氧化法喷雾干燥吸收法（一）氮氧化物产生的控制三、NOx的

30、净化处理氨法钠法亚硫酸钾法钙法碱式氧化铝法石灰石-白云石法活性炭法接触氧化法喷雾干燥吸收法（一）氮氧化物产生的控制三、NOx的净化处理氨法钠法亚硫酸钾法钙法碱式氧化铝法石灰石-白云石法活性炭法接触氧化法喷雾干燥吸收法（二）氮氧化物治理技术三、NOx的净化处理一、固体废弃物的来源及分类第四节 固体废弃物生物处理技术及其资源化 一、固体废弃物的来源及分类我国固体废弃物的分类：二、固体废弃物的资源化第四节 固体废弃物生物处理技术及其资源化第四节 固体废弃物生物处理技术及其资源化资源化技术必须是可行的固体废物资源化的经济效益比较好尽可能在排放源附近处理利用资源化产品应具有与相应的原材料所得产品相竞争的

31、能力1432固体废物资源化的原则1432第五节 污染土壤的生态化学与生物修复化学淋洗修复技术是指借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移作用的化学/生物化学溶剂，在重力作用下通过水力压头推动清洗液，将其注入到被污染土层中，然后再把包含有污染物的液体从土层中抽提出来，进行分离和污水处理的技术。在原地搭建修复设施，包括清洗液投加系统、土壤下层淋出液收集系统和淋出液处理系统；同时，由于污染物在与化学清洗剂相互作用过程中，通过解吸、螯合、溶解或络合等物理化学过程而形成了可迁移态化合物，因此有必要把污染区域封闭起来，通常采用隔离墙等物理屏障。把污染土壤挖掘出来，用水或溶于水的化学试剂来清洗、去除污染物，再处

32、理含有污染物的废水或废液，然后，洁净的土壤可以回填或运到其它地点。原位化学淋洗修复技术异位化学淋洗技术208第五节 污染土壤的生态化学与生物修复209第五节 污染土壤的生态化学与生物修复210第五节 污染土壤的生态化学与生物修复211第五节 污染土壤的生态化学与生物修复212第五节 污染土壤的生态化学与生物修复213植物修复技术利用植物降低重金属的生物可利用性或毒性，减少其在土体中通过淋滤进入地下水或通过其它途径进一步扩散。植物将吸收到体内的污染物转化为气态物质，释放到大气环境中。利用能超量积累金属的植物吸收环境中的金属离子，将它们输送并贮存在植物体的地上部分。植物降解一般对某些结构较简单的有

33、机污染物去除效率很高，对结构复杂的污染物质则无能为力。植物固定植物降解植物吸收植物挥发214一、转基因技术215二、矿物学修复技术216三、固定化技术217三、固定化技术218第十一章化学品的生态风险评价1.1生态风险评价的概念生态风险评价（Ecological Risk Assessment ERA）：研究一种或多种压力对非人群生物系统不利影响的概率和大小，以及这些风险可接受程度的过程。 1、保护自然资源和区域可持续性发展 2、遵循生态学和生态环境保护原理 3、符合环境条件 4、综合考虑环境与社会经济的协调发展生态风险评估的基本原则1、回顾性风险受体明确，需确定可能有风险的范围2、多重压力的

34、生态系统风险 已被确定的风险因素不止一个3、监视性风险风险因素受体未明确，用监测方法发现风险和评价风险4、生物安全性风险 外来物种和转基因生物 生态风险评价的类型1.2 生态风险评价的目的生态风险评价的目的帮助环境管理部门了解和预测外界生态影响因素和生态后果之间的关系，有利于环境决策的制定。1.3 风险评价的发展历程20 世纪80 年代以前的萌芽阶段美国原子能委员会提出的一份“大型核电站中重大事故的理论可能性和后果”的研究报告,其目的在于减少核电工程事故的风险损失。没有明确的风险受体,没有明确的暴露评价和风险表征,简单的定性分析为主。20 世纪80 年代的发展阶段人体健康评价阶段技术准备阶段、

35、风险类型为化学污染,风险受体为人体健康。集中在致癌风险方面,而不仅局限于毒理评价。而毒理评价与人体健康评价之间存在着显著的差距,为此,美国环保署( EPA) 计划制定一个统一的概念模型进行风险评价。定性-定量，评价过程系统化,提出风险评价“四步法”:危害鉴别、剂量-效应关系,暴露评价和风险表征;进一步明确了风险源和风险受体,特别是针对不同组织水平的评价方法的提出为生态风险评价奠定了基础。1.3.3 20 世纪90 年代的大发展阶段生态风险评价阶段Barnthouse and Sute 的评价框架是第一次尝试将人体健康评价框架改编成生态风险评价框架，风险压力因子从单一的化学因子,扩展到多种化学因

36、子及可能造成生态风险的事件,风险受体从人体,发展到种群、群落、生态系统、流域景观水平。比较完善的生态风险评价框架已经形成,EPA 认为框架只是对生态风险评价的一个说明,凡是按照EPA 框架或类似的框架进行的评价都是生态风险评价。 1.3.4 20 世纪90年代末21世纪初的区域生态风 险评价阶段 科学家们逐渐认识到,区域环境特征不仅影响风险受体的行为、位置等,也影响到风险压力因子的时空分布规律。区域生态风险评价强调区域性,是在区域水平上描述和评估环境污染、人为活动或自然灾害对生态系统及其组分产生不利作用的可能性和大小的过程。区域生态风险评价所涉及的环境问题的成因及结果都具有区域性。1.4 生态

37、风险评价的特点生态风险是生态系统及其组分所承受的风险,它指在一定区域内,具有不确定性的事故或灾害对生态系统及其组分可能产生的作用,这些作用的结果可能导致生态系统结构和功能的损伤,从而危及生态系统的安全和健康。它除了具有一般意义上“风险”的涵义外,还具有不确定性、危害性 、内在价值性 、客观性 的特点。生态风险评价的内容（1）暴露评价：分析各风险因子在生态环境中的时空分布规律及其与风险受体之间的接触暴露关系，计算环境中有毒物质的形态、浓度分布、浓度变化过程、受体与化学物质接触方式、有毒物质对受体的作用方式，有毒物质进入受体的途径等。（2）危害评价：提供有毒化学物质对不同生物受体的毒理作用方面的信

38、息，作为给定的有毒物质浓度是否会造成对指示生物或生态因子的危害，或危害大小的判别依据。（3）受体分析：根据人们所关心的问题的性质、目的和风险因子种类及其毒理作用情况，选择目标生物或受体，用受体的风险来推断、分析或代表评价的生态系统。（4）风险表征：评价的综合阶段，结合受体分析、危害评价和暴露评价的结果综合评价生态风险值的大小。 2.3 暴露分析暴露分析主要包括两方面的内容：一方面是分析进入环境的有害物质的迁移转化过程，以及在不同环境介质中的分布和归趋；另一方面是受体的暴露途径，暴露方式和暴露量。最重要的信息是受体接触量的大小，时间选择和持续时间。美国EPA对生态风险评价工作有较成熟的方法和数据

39、库，并且做了大量的生态风险评价工作。一般分为以下过程：（1）制订计划，根据评价内容的性质、生态现状和环境要求提出评价的目标和评价重点；（2）风险的识别，判断分析可能存在的危害及其范围；（3）暴露评价和生态影响表征，分析影响因素的特征以及对生态环境中要素的影响程度和范围；（4）风险评价结果表征，对评价过程得出结论，作为环保部门或规划部门的参考，作为生态环境保护决策的依据。生态风险评价框架见图1 。化学品的生态风险评价就是确定某种化学品从生产、运输、消耗直至最终进入环境的整个过程中，对生态系统造成危害的可能性和严重性。化学品的ERA主要是以化学品毒性的风险评价为主，及研究化学品正常排放和暴露（通过

40、大气、饮水、食物、接触等途径）所引起的环境污染对生态系统引起的危害。1一些基本概念1）最小有作用剂量(minimal effective dose) 或称阈剂量或阈浓度：是指在一定时间内，一种毒物按一定方式或途径与机体接触，能使某项灵敏的观察指标开始出现异常变化或使机体开始出现损害作用所需的最低剂量，也称中毒阈剂量。最小有作用剂量对机体造成的损害作用有一定的相对性。最小有作用剂量严格地也称为最低观察到作用剂量或最低观察到有害作用剂量。2）最大无作用剂量(maximal no-effective dose) 是指在一定时间内，一种外源化学物按一定方式或途径与机体接触，根据目前认识水平，用最灵敏的实验方法和观察指标，未能观察到任何对机体的损害作用的最高剂量，也称为未观察到损害作用的剂量。理论上讲，