7重金属null第七章 天然水中的重金属第七章 天然水中的重金属一、天然水重金属的来源
二、天然水体重金属的毒性一、天然水重金属的来源一、天然水重金属的来源1、重金属的定义
比重大于5者(或4)为重金属。
比重大于5的金属有45种左右,大于4的有60种。
周期表中原子序数大于20(钙)者,即从21(钪)起为重金属。
重金属指原子量大于40并具有相似外层电子分布特征的一类金属元素。重金属重金属从环境污染的角度讲:
生物毒性较重重金属:汞、镉、铅、铬,类金属砷等
生物毒性略轻一般重金属:锌、铜、钴、镍、锡等
研究较深入的包括:汞、铜...
null第七章 天然水中的重金属第七章 天然水中的重金属一、天然水重金属的来源
二、天然水体重金属的毒性一、天然水重金属的来源一、天然水重金属的来源1、重金属的定义
比重大于5者(或4)为重金属。
比重大于5的金属有45种左右,大于4的有60种。
周期表中原子序数大于20(钙)者,即从21(钪)起为重金属。
重金属指原子量大于40并具有相似外层电子分布特征的一类金属元素。重金属重金属从环境污染的角度讲:
生物毒性较重重金属:汞、镉、铅、铬,类金属砷等
生物毒性略轻一般重金属:锌、铜、钴、镍、锡等
研究较深入的包括:汞、铜、锌、铅、镉、铬、砷。重金属的危害重金属的危害镉:对肾脏有危害,引起“骨痛病”
铅:智力低下,反应迟钝,贫血等
汞:损害神经系统,引起语言和听觉障碍
铬:易患皮肤溃疡、皮肤癌和肺癌等
锌:体内维生素减少,免疫力下降等。null渔业水质
单位:mg/L中华人民共和国
食品安全法中华人民共和国
食品安全法null水产品重金属超标水产品重金属超标江苏四成水产品重金属超标
样品中27%受到中度甚至重度污染,14%受到了轻污染,甲壳类、贝类和大型鱼类生物体内的污染物质富集效应明显。
山东进境水产品重金属含量超国家标准16倍
1批新西兰冻小虾——镉超标
2批韩国冻鱿鱼——镉超标重金属中毒事件重金属中毒事件河北满城小学发生群体汞中度事件
湖南省会附近一座小城,越来越多的人死于致癌的镉中毒
湖南工业中心郴州附近,至少有250名儿童血铅超标。2、水中主要重金属污染物的来源2、水中主要重金属污染物的来源①地质风化作用
环境中基线或背景值的来源,在自然风化过程中和矿化带的相互作用中,并不能完全排除人类的作用
②各种工业过程
采矿、冶炼、金属表面处理以及电镀、石油精炼、钢铁与化肥、制革工业、油漆和燃料制造等工业生产均可产生含重金属的废物和废水。2、水中主要重金属污染物的来源2、水中主要重金属污染物的来源③燃烧引起大气散落
煤炭、石油中的重金属燃烧时会以颗粒物形式进入空气中,随风迁移,再随降尘、降水回到地面随地表径流进入水体
④生活废水和城市地表径流
未处理的或只用机械方法处理的废水
通过生物处理厂过滤器的物质,以溶解态或微颗粒态存在
⑤农业退水
农业生产中可能大量使用含重金属的农药,或在农业土壤中本来即含有一些重金属,这些重金属均可以因淋溶而进入水体中沿海省(区、市)近岸海域海水中铅平均含量比较沿海省(区、市)近岸海域海水中铅平均含量比较二、重金属元素在水环境中的污染特征二、重金属元素在水环境中的污染特征重金属污染物最主要的环境特性——在水体中不能被微生物分解,而只能在环境中发生迁移和形态转化
1、分布广泛
重金属普遍存在于自然环境中的岩石、土壤、大气和水中,也能存在于一些生物体内。
加上工农业生产对重金属的广泛应用,造成重金属在水体 中有广泛的分布。2、可以在水环境中迁移转化2、可以在水环境中迁移转化进入沉积物的重金属,还能因为配合物或螯合物的生成再进入水体,形成二次污染。
铅的二次污染!
3、毒性强
1~10mg/L的一般重金属即产生毒性
0.01~0.001mg/L的汞、铅、镉即产生毒性
一些重金属还可在微生物作用下转化为毒性更强的有机金属化合物,如甲基化作用-甲基汞4、生物积累作用4、生物积累作用水生生物可以从环境中浓缩一些重金属,还可以经过食物链的生物放大作用积累,逐级在较高营养级的生物体内成千上万倍的富集,然后通过食物进入人体,在人体中积蓄,产生危害。
汞就是典型的积累性重金属。汞汞汞在水中存在的形态
单质
无机汞(Hg2+)
有机汞化合物:甲基汞——CH3Hg+
二甲基汞——(CH3)2Hg+
苯基汞——C6H5Hg+
水体中无机汞在水相中含量不多,大部分沉积在(胶体吸附)沉积物中。
其中有机物中的二甲基汞等水溶性增加,且挥发性较强汞的甲基化汞的甲基化水体中的无机汞在微生物的作用下,能够转化为有机汞,主要是甲基汞和二甲基汞,这一作用称为汞的甲基化
研究表明:
水域底层中无机汞的甲基化速率比较小,由于甲基化速率比较慢,天然水域中甲基化时间较长,导致水生生物长期积累,使无机汞对水生生物毒性较为缓和。
环境中汞污染的生态学效应与无机汞的甲基化速度有密切关系影响甲基化程度的因素影响甲基化程度的因素甲基化包括化学甲基化和生物甲基化两种途径,以后者较为普遍也较重要,在好气条件下甲基化速度比厌气条件下快得多。
生物甲基化影响因素
(1)微生物数量
(2)微生物生长所需要的温度、pH和营养物质的量水俣病水俣病三、水中重金属的存在形态及其影响因素三、水中重金属的存在形态及其影响因素1、水中金属的存在形态溶解态金属和颗粒态金属:Ф0.45μm溶解态金属和颗粒态金属:Ф0.45μm2、影响水中金属形态的因素2、影响水中金属形态的因素①水体中金属离子水解作用:pH低时为简单离子,pH高时形成羟基配离子。
②水体中的溶解态无机阴离子
主要包括OH-、F-、Cl-、I-、CO32-(HCO3-)、SO42-,在某些情况下还包括硫化物(HS-、S2-)、磷酸盐(H2PO4-、HPO42-、PO43-)等可与金属离子以配位体形式存在
③水体中的悬浮颗粒物:吸附重金属。
金属离子化学键合状态有:吸附,Fe、Mn水化氧化物共沉淀,有机分子形成配合物,结合与矿物的结晶格中。2影响水中金属元素形态的因素(续)2影响水中金属元素形态的因素(续)④水中溶解的有机物与重金属形成金属螯合物
如腐植酸,废水中的洗涤剂、NTA(氨基三乙酸)、EDTA、农药和大分子环状化合物
不同来源腐殖质与同一种重金属螯合稳定常数Kf不同
SH>LH>RH
海洋腐殖质(SH)、湖泊腐殖质(LH)、河流腐殖质(RH)。
同一来源腐殖质与不同金属离子配合稳定常数Kf:
Hg>Cu>Ni>Zn>Co>Mn>Cd>Ca>Mg 。3、海水与淡水中金属形态产生差别的主要原因3、海水与淡水中金属形态产生差别的主要原因①离子强度不同,海水的离子强度大于淡水
②海水中悬浮物浓度低,其吸附表面大大低于淡水
③主要阳离子与阴离子浓度不同,海水中无机配位体如Cl-、SO42-等远大于淡水
④淡水中有机配位体的浓度通常较高
⑤海水与淡水中金属离子浓度也不同四、水中重金属的毒性及其影响因素四、水中重金属的毒性及其影响因素1、重金属对水生生物的毒性
Hg>Ag>Cu>Cd>Zn>Pb>Cr>Ni>Co
(Feorence 和Battey, 1977)
对水生植物的毒性
Hg>Cd≈Cu>Zn>Pb>Co>Cr
例子:Cu2+、Cd2+、Zn2+、Pb2+对三角褐指藻生长影响的96h EC50值分别为:
0.017、0.120、0.363、0.468mg/L对甲壳动物的毒性对甲壳动物的毒性汞、镉、铅、锰对日本对虾仔虾的LC50(mg/L)Cu2+与Cd2+对罗氏沼虾幼虾的LC50(241C)(mg/L)对软体动物毒性对软体动物毒性部分金属对双壳类软体动物的毒性顺序为:
Hg>Cu>Zn>Pb>Cd>Cr 菲律宾蛤仔的毒性
48h LC50:Zn-147.91mg/L、Pb-31.62mg/L
96h LC50:Zn-16.40mg/L、Pb-14.28mg/L
扇贝稚贝的毒性
48h LC50:Zn-1.44 mg/L,Pb- 2.69mg/L
翡翠贻贝的毒性
96h LC50:Zn -6.09 mg/L,Pb- 8.82 mg/L对鱼类毒性对鱼类毒性四种重金属对鮸状黄姑鱼仔鱼的LC50和安全浓度(mg/dm3)四种重金属对泥鳅的LC50和安全浓度(mg/L)四种重金属对泥鳅的LC50和安全浓度(mg/L)2、影响重金属毒性的因素2、影响重金属毒性的因素物理化学因素
(1)温度
一般金属污染物质的毒性随温度的升高而增大。
通常温度升高10℃,生物的存活时间减半。
(2)溶解氧
溶解氧含量减少,金属污染物的生物毒性增强。
(3)pH
pH升高:生成氢氧化物或碳酸盐等难溶物质沉淀或配合物,使水中游离金属离子浓度降低,毒性降低。
pH降低:金属沉淀物的溶解度、配合物的离解度一般增大,水中金属离子浓度增大,因而毒性增强。2、影响重金属毒性的因素(续)
(4)碱度2、影响重金属毒性的因素(续)
(4)碱度碱度增大,因水中游离金属离子可形成碳酸盐沉淀,从而降低了水中游离金属离子浓度,毒性降低。反之亦然。
(5)硬度
多数重金属离子在软水中的毒性往往比硬水大
(6)毒物间相互作用
如协同作用、拮抗作用、加和作用等
(7)其它影响金属离子形态的因素
如人工合成的有机配位体NTA、EDTA以及农药、大分子环状化合物等。2、影响重金属毒性的因素(续)
生物学因素2、影响重金属毒性的因素(续)
生物学因素影响水中金属离子毒性的生物学因素包括生物大小、重量、生长期、耐受性、竞争和演潜能力等
研究实例:对虾的发育越往后期,它对重金属的忍受限越大。但受精卵相对无节幼体和蚤状幼体,具有更强的忍受能力。
对虾不同发育阶段对重金属的忍受顺序为:
无节幼体<蚤状幼体<糠虾<仔虾<幼虾<成虾思考
思考题重金属毒性影响因素?
汞的甲基化对其毒性有何影响?
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