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文件名称:《环境化学》课件:自然界的物质转换与污染控制.ppt
文件大小:5.02 MB
总页数:60 页
更新时间:2025-04-08
总字数:约2.84万字
文档摘要

*************************************磷循环陆地磷循环磷元素主要存在于岩石和矿物中,如磷灰石[Ca?(PO?)?(F,Cl,OH)]。通过岩石风化,磷酸盐释放到土壤中,成为植物可吸收的形态。植物吸收土壤中的磷,转化为有机磷化合物(如ATP、DNA、磷脂);动物通过食物链获取磷;生物死亡后,有机磷通过微生物分解回归土壤,或形成难溶性磷酸盐沉淀。人类活动对陆地磷循环的影响主要包括:磷矿开采加速了磷从地质库到生物圈的转移;化肥过量使用导致土壤磷积累;水土流失加剧了磷向水体的迁移。由于磷资源有限且不可再生,磷资源管理和回收利用变得日益重要。水体磷循环磷进入水体的途径包括:地表径流携带的溶解性和颗粒态磷;侵蚀带来的含磷沉积物;污水排放;大气沉降等。在水体中,磷以溶解态无机磷、溶解态有机磷和颗粒态磷三种形式存在,它们之间通过一系列物理、化学和生物作用不断转化。水体中的磷循环涉及多个过程:浮游植物吸收利用;食物链传递;生物体死亡分解释放;与铁、铝、钙等金属离子形成沉淀;与沉积物之间的吸附-解吸交换等。由于磷通常是淡水生态系统的限制性营养元素,过量磷输入极易引起水体富营养化,导致蓝藻水华、水质恶化和水生生态系统退化。硫循环硫的氧化还原过程硫元素在自然界中存在多种氧化态,从-2价(如H?S)到+6价(如SO?2?)。这些不同形态的硫化合物通过一系列的氧化还原反应相互转化,构成了硫循环的核心过程。硫的氧化主要由硫细菌(如硫杆菌)和化学氧化完成,将H?S、单质硫等氧化为SO?2?;硫的还原包括异化硫酸盐还原(由硫酸盐还原菌完成,将SO?2?还原为H?S)和同化硫酸盐还原(由植物和微生物完成,将SO?2?转化为有机硫化合物)。人类活动的影响人类活动显著改变了全球硫循环。化石燃料燃烧释放大量SO?,造成大气硫浓度上升和酸雨问题;矿山开采和金属冶炼导致大量硫化物接触氧气,产生酸性矿山排水;农业活动改变了土壤硫循环,肥料施用增加了硫素输入;工业生产排放了多种含硫废物。这些活动不仅加速了硫在各环境介质间的流动,还改变了自然硫循环的平衡,导致了一系列环境问题。硫循环与其他元素循环的关联硫循环与碳、氮、铁等元素循环密切相关。硫酸盐还原与有机碳氧化偶联,影响碳循环;硫化物与铁结合形成硫化铁沉淀,影响铁的地球化学循环;硫化物对反硝化过程有抑制作用,影响氮循环。硫化物还会与多种重金属(如汞、铅、铜等)形成难溶性金属硫化物,影响重金属在环境中的迁移转化行为。因此,硫循环在维持生态系统平衡和调控环境污染物行为方面具有重要作用。第六章:环境污染物的迁移转化排放污染物从源头排放到环境中,形式包括气态(如烟气)、液态(如废水)或固态(如废渣)。排放阶段的特征(如排放高度、温度、速度、浓度等)直接影响后续的扩散条件和初始分布范围。排放源可分为点源(如烟囱)、线源(如交通道路)和面源(如农田)。迁移污染物在环境中随介质(如空气、水、土壤)流动,从一处迁移到另一处。迁移方式包括扩散(由浓度梯度驱动的分子运动)、对流(随环境介质整体流动)和机械迁移(如颗粒物的重力沉降)。迁移过程受环境条件(如风速、水流、地形)和污染物特性(如溶解度、挥发性、吸附性)的影响。转化污染物在环境中发生物理、化学或生物学变化,形成新的物质。物理转化包括相变、吸附、沉降等;化学转化包括水解、光解、氧化还原等;生物转化则是在生物体(主要是微生物)作用下发生的降解、代谢和转化过程。转化可能导致污染物毒性增加(如汞转化为甲基汞)或降低(如有机物完全矿化为CO?和H?O)。归宿污染物最终在环境中的分布状态和存在形式。污染物可能积累在特定环境介质中(如重金属在土壤中富集);进入生物体内(如通过食物链富集);转化为无害物质(如通过完全降解);或长期存在于环境中(如持久性有机污染物)。了解污染物的最终归宿对评估其环境风险和制定控制策略至关重要。污染物在大气中的迁移转化1扩散和沉降大气污染物从源头排放后,通过分子扩散和湍流扩散向周围空间传播。扩散过程受气象条件影响,如风速决定传输距离,大气稳定度影响垂直扩散能力,逆温层会阻碍污染物向上扩散。污染物在扩散过程中逐渐稀释,浓度降低。同时,污染物通过干沉降(重力沉降、惯性碰撞、布朗运动等)和湿沉降(雨雪洗刷)回落到地面或水面,结束在大气中的迁移过程。2光化学反应许多大气污染物在阳光(特别是紫外线)照射下发生光化学反应。例如,二氧化氮(NO?)在紫外线作用下分解产生一氧化氮(NO)和活性氧原子(O),后者与氧气(O?)结合生成臭氧(O?);挥发性有机物(VOCs)在光照下氧化,产生醛、酮、有机酸等中间产物和自由基,这些自