科技名词定义

污染物循环过程(汞循环 镉循环 砷循环 铬循环 铅循环)

科技名词定义

学科：环境科学词目：污染物地质大循环

英文：geological major cycle of pollutants

释文：污染物地质大循环是指环境中的污染物随地质循环周而复始地运移过程。环境污染物的地质大循环遵循自然界的循环规律。环境中的污染物有的来自自然过程，如岩石风化的有害元素、火山喷发的有害气体、大气降尘、水流冲刷等过程，把污染物输送入环境。有的来自人为释放，如自然资源的开发利用，工业的废水、废气、废渣的排放等，都会把污染物排入大气、河流、土壤之中，参与地质大循环。

污染物循环过程

某些污染物如汞、镉、砷、铬、铅的循环过程如下。

汞循环

环境中的汞主要是元素汞、二价汞化合物等。元素汞比重大，不溶于水，往往在废水排放口附近沉积、富集。二价汞离子能被有机胶体和无机胶体吸附，并随着这些载体一起在水体中运动。这些微粒如果聚集成颗粒较大的聚集体,就能在水体中沉降到底层，成为沉积物，并在微生物的作用下,生成甲基汞和二甲基汞。甲基汞溶于水中，被水生生物吸收和富集，通过食物链传递。二甲基汞挥发后进入大气而扩散。二价汞也可以与羟基或络离子结合,生成Hg(OH)、Hg(OH)2、Hg(OH)3和Hg(OH)4，以及HgCl、HgCl2、HgCl3等。汞与氯离子的络合特别明显，当环境中含Cl-为0.0001摩尔时，Hg(OH)2和HgS的溶解度可以增加55～408倍。因此河流中悬浮物吸附的汞和沉积物中的汞进入海洋后，又可以解吸出来。在还原条件下，二价汞又可以被还原成元素汞，挥发后以汞蒸汽的形态进入大气。在含H2S的还原环境中汞可以形成硫化汞。

镉循环

由于含镉的岩石风化，镉矿床的开采，特别是随着工业上大量使用镉作为电镀、染料以及热塑性塑料的稳定剂后，镉在环境中的循环量增加了。镉的溶解度较汞大，因此环境中有简单的镉离子存在。河流底泥对水中的镉有很强吸附作用，底泥对镉的浓集系数在5000～50000之间。腐殖质是河水中镉离子的主要吸附剂，吸附速度很快。腐殖质又可以对镉进行螯合，因此镉便随着河水迁移。镉与羟基和氯离子络合，生成Cd(OH)、Cd(OH)2、Cd(OH)3，以及CdCl、CdCl2等络合物,环境中的 Cl对镉的络合仅次于汞。被吸附、螯合和络合的镉被河水携带入海，在河口处和海水逐步混合，因水相的盐度不断升高，吸附的镉在不同程度上被海水中的 Na、Mg所代替，使镉又重新洗脱回到水相中。所以河水中的悬浮固体或腐殖质实质上起着把镉输送入海洋的作用。另一方面，被胶体吸附的镉入海以后，由于海水的盐度大而絮凝沉淀到海底，在还原条件下，镉便生成硫化镉而沉淀，最后作为海洋沉积物继续参与地质大循环。

砷循环

在自然状态下，从岩石和矿物中风化出来的砷，以及人为排放的砷，大都存在于地表水体和沉积物中。砷在水体中有四种价态 (+5、+3、0、-3)。元素砷只有在很少情况下存在，负三价砷只在还原条件下产生。因此，自然界中的砷主要是以砷酸盐和亚砷酸盐的形式存在。前者毒性只有后者的1/60。砷酸盐很易被水合氧化铁所吸附而共沉。亚砷酸盐在行为上也类似于砷酸盐,可以被氢氧化铁吸附而共沉。砷对硫有亲合力，易形成砷的硫化物而被固定下来。在富氧的表层湖水中，低价砷有被氧化成砷酸盐的倾向。砷酸盐在转入缺氧的低层湖水后，被硫化氢还原成HAsO2和AsS2，最后转变为难溶的砷的硫化物。微生物的甲基化作用能使砷再度溶于水中，参与生物循环。除了局部循环外，大部分淋溶出来的砷随着地表径流进入江河，最终输往海洋。

铬循环

铬在环境中的循环与环境氧化－还原条件有密切关系。在强氧化条件下，铬可以形成具有很高的迁移能力的易溶性铬酸盐；在还原条件下，铬则形成难溶性化合物沉淀下来。因此在氧化－还原电位发生剧变的地方，常出现铬的富集。铬也可以被腐殖质吸收，以溶胶状态发生迁移。

铅循环

铅的地质大循环特点同镉相似。铅很容易被有机胶体或无机胶体吸附：被有机胶体的吸附顺序为Pb>Cu>Ni>Zn>Cd>Fe>Mn；被蒙脱石等无机胶体吸附的顺序也是铅占第一位。因此铅在河流的迁移时很易进入底泥沉积物中。据研究，铅在离排污口10公里处，就有90%被净化。而溶液中的铅则随河水进入海洋，并参与海洋沉积物的地质大循环。

含有上述污染物的颗粒物通过大气传输，在环境中迁移。其中大的在一定条件下沉降到地面，小的则可被降水淋洗，进入河、湖、海等水体，参与地质大循环。