污染物在环境中的变迁
污染物进入环境后,同生物圈中其他物质一样进行着变化和循环。生物圈是个整体,污染物只要影响到其中的一个环节,必然引起其他环节的改变。进入环境的污染物可通过各种方式在环境中分布和迁移,例如,污水灌田使某些污染物在土壤中的浓度逐渐升高,而植物根系可吸收土壤中的污染物;土壤中的污染物可通过地面水冲刷进入河流或地下水中,地面水中的污染物又可蒸发或逸出进入大气,空气中的污染物则可经降水而进入土壤或河流。
污染物在直接或间接影响各种自然环境的同时,本身的数量和性质也将发生变化,此转归过程极为复杂,主要取决于污染物本身的理化性质及具体的环境条件。不管在非生物环境中,还是在生物环境中,环境污染物在环境中的变迁有以下几种方式:
(一)自净
进入环境中的污染物,由于各种自然过程的作用,使污染物在环境中的浓度逐渐降低,直至消失,使环境恢复原来的状态,环境的这种功能叫做自净作用。环境的自净作用一般通过3方面实现。
1.物理作用 进入大气、水及土壤中的污染物可通过稀释、扩散、溶解、挥发、沉降等物理作用使浓度逐渐下降。例如,排放到空气中的污染物,可向大气中扩散、稀释。烟囱愈高,风速愈大,污染物扩散、稀释能力也愈大。进入水体中的污染物则可经过水流的扩散、稀释来降低浓度。土壤中污染物质可通过降水冲刷入河流等。此外,环境污染物还可因重力作用而沉降,也可被绿色植物和土壤颗粒所吸附等。但通过这些作用污染物的性质没有改变,只是从一处转移到另一处,在一定的条件下可以重新进入原来的环境。
2.化学作用 污染物可通过中和、氧化、还原、水解、化合、分解、吸附、凝聚、交换等各种化学反应得以分解,即达到无害化。其变化过程较为复杂。如水中铜、铅、锌、汞等重金属离子与硫离子化合,可生成难溶的硫化物沉淀。土壤中含氮有机物经过氧化变成亚硝酸盐和硝酸盐达到无机化等。
3.生物作用 环境中的有机物可通过微生物的作用而达到自净。有机污染物的净化主要依靠微生物的降解作用分解成简单化合物而使其无害化。如在温度、pH值、空气及养料适宜的条件下,需氧微生物能将水中的各种有机物迅速地分解、氧化,转化成二氧化碳、水、氨和硫酸盐、磷酸盐等。厌氧微生物在缺氧条件下,也能把有机污染物分解成甲烷、二氧化碳和硫化氢等。此外,植物在消除污染和净化空气中也能发挥重要作用。
自净作用虽然是生态平衡的重要环节,但其能力是有限的,一般说来,污染物的性质越稳定,环境本身的容量越小,自净能力也越小。超过环境的自净能力就必然导致生态平衡的破坏,危害人群健康。因而消除环境污染,不能把希望寄托于有限的环境自净能力上,而要靠控制和治理污染。(https://www.daowen.com)
(二)积累
污染物可以在环境中逐渐积累而造成环境质量的下降,例如工业污水灌溉农田可使某种重金属在土壤中的浓度逐渐升高。
污染物进入生物环境后,在生物体内的变化要比非生物环境复杂。有些污染物,如镉、汞、DDT农药等,在生物体之间可以沿着食物链逐级增高,并超过原有环境中的浓度,这种现象叫生物浓集作用。有些污染物不经过食物链的放大作用,也可在某些生物体内的浓度大大增加,这是由于生物体对污染物的摄入量大于排泄量,从而造成生物体对环境污染物的富集,如海带能富集碘,烟草能富集镉等。生物浓集不仅与环境中元素或化合物的种类和浓度有关,而且与生物种类和外界环境条件(如光、温度、pH、风速、水的流向和流速等)有关。生物浓集强度可用生物浓集系数来表示,生物浓集系数越大说明某物质在生物体内浓集性越强。
生物浓集系数=污染物在生物体内浓度/污染物在环境中的浓度
(三)转化
各种从污染源直接排出的污染物,称为一次污染物。一次污染物在环境介质转移过程中,由于物理、化学或生物学的作用,或与其他物质发生反应,形成与原来污染物的理化性状和毒性完全不同新的污染物,称为二次污染物。如光化学烟雾就是汽车尾气经光化学反应生成的产物。
在生物体内,污染物可在相应酶系统催化下进行生物转化。生物转化过程是生物体内酶活性及其有关物理、化学、生理、生化的综合作用。生物体内除少量水溶性强、分子量小的污染物经转移以原形排出外,大多都要经酶代谢转化。肝脏、肾脏、肠等器官对各种污染物都有一定的生物转化作用,以肝脏的作用最强,各种污染物的氧化、还原和水解过程主要是在肝脏进行的。一般说来,污染物通过生物转化作用会形成毒性较小或无毒的物质,如活性物质可能转化为惰性物质,称为生物解毒作用。也有些通过生物转化作用毒性反而增强,如对硫磷可转变成毒性更高的对氧磷,无机汞转化为甲基汞则毒性增强等,称为生物活化作用。