污染物特性

不同的污染物在不同的條件下，具有不同的特性。污染物一般都具有自然性、毒性、擴散性、積累性、活性、持久性和生物可降解性，而且多種污染物之間還有拮抗和協同作用。

基本介紹

• 中文名：污染物特性
• 外文名：Pollutant characteristics
• 中文拼音：wu ran wu te xing
• 學科：環境污染、環境生物、電力工業等
• 特性分類：物理特性、化學特性
• 研究目的：合理治理污染物

自然性

人類不能脫離自然界而單獨存在，人類與環境之間是相互作用、相互影響的，因此不能靜止地看待環境，也不能孤立地看待人。兩者是對立的統一體。人類長期生活在自然環境中，對自然環境變化的適應能力很強。從一些化學元素在人體中的豐度同在地殼中的豐度很接近，以及人體內無機元素的比例同海水中無機元素的比例很接近這一點，說明了人體和自然環境的內在聯繫是十分密切的。氧、碳、氫、氮、硫、磷、氯、鉀、鈉、鈣、鎂、鐵等12種元素，組成人體重量的99%。此外，尚含有銅、鋅、鈷、鎳、鉻、錳、鉬、氟、硒、碲、碘、砷、鈹、銠等多種微量元素。它們在維持生命的過程中都起著十分重要的作用。污染的環境強制人體接受過量的或不需要的元素．導致代謝失調發生疾患，如肺部長期吸人鎳、鉻、鈹等微粒塵可致癌；鎘、汞、錳等會損傷神經系統的功能，發生心血管病變和破壞腎臟組織。近幾十年來，由於大量人工合成的化學物質問世，如苯類、氯苯類、有機磷農藥等，而人體對這些物質的耐受力很小，必須引起重視。

在我們認識環境污染物的自然性和非自然性後，能夠科學地分析疾病產生的自然和人工屬性，有助於估計危害程度和後果。在監測中對環境污染物的自然背景濃度的調查和分析是必不可少的，特別是礦藏豐富地區的河流和泉水，油母頁岩礦區的空氣等中的污染物往往有較高的背景值。

毒性

污染物對人體的危害及其程度是由多方面因素決定的，其中污染物的毒性是重要因素之一。所謂毒性，是指它侵入機體後與體液或組織發生物理和化學作用，在達到一定程度時產生的功能障礙或病理改變，甚至造成死亡。在衛生學中，毒性大小用生物試驗致死中量(LD50)表示，分為劇毒(LD50<1毫影千克)、高毒(LD50>1毫影千克)、中等毒(LD50>50毫克/千克)、低毒(LD50>500毫克/千克)、微毒(LD50>5000毫克/千克)等5個級別。

環境污染物中的氰化物、砷及其他合物、汞、鈹、鉈、有機磷、有機汞、有機氯、有機硫、有機腈等毒性都是很強的，它們進入機體後造成的危害往往是難以恢復的，因此對這類污染物要十分注意，特別是與其有關的生產行業的排放物要慎重處理。

擴散性

根據各種污染物在環境中的狀態不同、性質不同，擴散速度的影響範圍也有較大的差異。擴散性強的污染物，有可能造成大範圍以致全球性的污染。

現以某些大氣污染物為例說明其擴散性。一般以分子或微粒(粒徑小於10微米)存在的污染物，能隨氣流運動，擴散性強。如燃燒排放的二氧化硫和一氧化碳，工業排放的鈹塵和鉛塵等，它們或以分子狀態，或以氣溶膠狀態高度分散在大氣中，隨波逐流，能夠擴散到很遠的地方，甚至在極地也可以尋到它們的痕跡。如北極冰層上空的“北極霧”主要是硫酸和硫酸銨等化合物組成的氣溶膠；格陵蘭積雪中的鉛含量1965—1966年間比過去200年內增加了4倍。

與上述污染物相反，降塵(粒徑大於10微米)因重力作用擴散能力較弱，影響範圍較小。監測中發現降塵排出煙道後，自煙囪至百米距離濃度以幾倍或十幾倍的速度遞減，很快就與背景濃度相近；汞蒸氣濃度受環境溫度影響很大，但隨距離增加濃度衰減也很快。

了解污染物的擴散性，有助於在監測中合理地布置測點，防止盲目性，並可節省人力、物力。

活性和持久性

污染物的活性和持久性是指它們在環境中的穩定程度和持續時間。有的污染物活性很強，排出後不能在環境中久留，或被環境自淨，或發生化學變化生成其他物質。如具有惡臭的硫化氫在有臭氧存在的環境中，能在幾小時之內被氧化成二氧化硫而從大氣中消失；有的污染物在環境中卻幾乎能無限期地保持其毒性，如半衰期長的放射性塵埃可隨地球的轉動長期存留在大氣中，稱為“死灰”。有的污染物雖然能最後分解成無毒物質，但在分解前能保持很長一段時間，如土壤中的有機氯農藥減少到它原有量的1/4時，DDT需要10年，氯丹需5年。有的污染物排出和發生危害的時間相隔很久，如河、湖底泥中的金屬汞，在損傷人類身體的同時，可能要等10～100年後才會變成對生命更有威脅的甲基汞。

化學結構特性

污染物的生物可修復性主要取決於污染物特性、生物特性及環境特性。污染物，特別是有機污染物．其化學結構特性決定了污染物的溶解性、分子排列和空間結構、化學功能團、分子問的吸引和排斥等特徵，並因此影響有機污染物能否為微生物所獲得，即污染物的生物可利用性，以及微生物酶能否適合污染物的特異結構，最終決定污染物是否可被生物降解以及生物降解的難易和降解程度。

一般地，結構簡單的有機物較結構複雜的先降解，相對分子質量小的有機物比相對分子質量大的易降解。聚合物和高分子化合物之所以抗微生物降解，因為它們難以通過微生物細胞膜進入微生物細胞內．微生物的胞內酶不能對其發生作用，同時也因其分子較大，微生物的胞外酶也不能靠近並破壞化合物分子內部敏感的反應鍵。研究表明．有機污染物的化學結構、物理化學性質與生物降解性之間存在一些定性關係。

烴類化合物，鏈烴比環烴易生物降解鏈烴，單環烴比多環芳烴易生物降解，長鏈比短鏈易降解，不飽和烴比飽和烴易分解；對於支鏈化合物，支鏈越多，越難降解。

含氧有機物，醇類一般容易降解，醛類與相應的醇類相比，其生物可降解性低，有機酸和酯類化合物較醇、醛容易降解。酚類中的一羥基或二羥基酚、甲酚通過馴化作用可得到很高的降解性．但鹵代酚非常難生物降解。與醇、醛、酸和酯相比，酮類難於生物降解，但較醚容易降解。醚類雖然不易生物降解，但只要進行長時間的馴化就能提高其可降解性。

胺類化合物中仲胺、叔胺和二胺均難降解．但通過馴化方法有可能進行降解。二乙醇胺、乙酞苯胺在低濃度時可以被生物降解。有機腈化物經過長時間的馴化後有可能被降解，腈類被分解成氨，進而被氧化成硝酸。

農藥，根據化合結構，可以大致排出其生物可降解性難易程度的順序。各類農藥降解由易到難的排列順序是脂肪族酸、有機磷酸鹽、長鏈苯氧基脂肪族酸、短鏈苯氧基脂肪族酸、單基取代苯氧基脂肪族酸、三基取代苯氧基脂肪族酸、二硝基苯、氯代烴類(DDT)。

表面活性劑中，陽離子表面活性劑的苯基位置越接近於烷基的末端，其生物可降解性越好；同時，烷基的支鏈數量越少，其生物可降解性也越好。此外，苯環上的磺酸基和烷基位於對位要比鄰位的生物可降解性好。非離子表面活性劑中的聚氧乙烯烷基苯乙醚的生物可降解性受氧化乙烯(EO)鏈的加成物質的量以及烷基的直鏈或立錐結構的很大影響。例如C₁₃的生物可降解性能好。而C₉以下的短鏈烷基的生物可降解性差。另外直鏈烷基的置換位置也有影響，鄰位的遠不及對位的生物可降解性好。陰離子表面活性劑中的LAS的生物降解速率隨磺基和烷基末端間距離的增大而加快，在C₆一C₁₂範圍內較長者降解速率快，支鏈化的影響與非離子型表面活性劑的規律相似。

另外，有機化合物主要分子鏈上除碳元素外，尚有其他元素時，會增加對生物氧化的抵抗力。鹵代作用能降低化合物的可生物降解性，尤其是間位取代的苯環，抗生物降解更明顯。

可利用性

儘管許多物質可以被生物除去，但並不是任何污染物質在任何環境下都能被生物吸收、轉化、降解。不能被生物去除的原因很多，其中一個很重要的原因就是生物有效性( bioavailablity)。基質以不容易被生物利用的形式存在，會限制對污染地點的生物修復。

污染物的生物有效性與其某些固有的物理化學特性有關，如水溶性、辛醇-水分配係數或以非水溶相液體存在等。生物有效性也與周圍的環境條件有關，如與周圍環境發生吸著作用、螯合作用，或被包埋於土壤、沉積物或含水層的基模( matrix)中與生物隔離而不能被生物利用。

相互作用

拮抗作用

兩種化學物質共同存在於同一介質中，其中的一種物質能使另一種物質的作用或影響受到抑制或趨向消失。毒物、藥物、元素、化合物之間都可能有這種作用。例如環境中的硒可抑制甲基汞的毒性，就是這種作用的表現。人為利用這種作用，可在一定條件下減輕或消除某些污染物的危害。

相加作用

混合物各組分對機體的同一器官的毒害作用彼此相似，且偏向同一方向，當這種作用等於各污染物毒害作用的總和時，稱為污染的相加作用。如空氣中二氧化硫和硫酸氣溶膠之間、氯氣和氯化氫之間，當它們在低濃度時，其聯合毒害作用即為相加作用，而在高濃度時則不具備相加作用。

協同作用

當混合污染物各組分對機體的毒害作用超過個別毒害作用的總和時，稱為協同作用。如二氧化硫和顆粒物之間、氮氧化物和一氧化碳之間，就存在協同作用。

單獨作用

當機體中某些器官只是由於混合物中某一組分發生危害，沒有因污染物的共同作用而加深危害的，稱為污染物的單獨作用。