污染物的地質大循環

環境中的污染物在地質作用下周而復始的運動過程。環境污染物的地質大循環是遵循一般物質地質大循環的規律的。物質地質大循環如圖1所示。 環境中的污染物有的來自自然過程，有的來自人為釋放。自然過程包括岩石風化、火山噴發、大氣降塵、水流沖刷等過程，把污染物輸送入環境。人為釋放如自然資源的開發利用，特別是金屬礦床的開採和冶煉，工業的廢水、廢氣、廢渣的排放等，都會把污染物排入大氣、河流、土壤之中，參與地質大循環。某些污染物如汞、鎘、砷、鉻、鉛的循環過程如下。

基本信息

環境中的汞主要是元素汞、二價汞化合物等。元素汞比重大，不溶於水，往往在廢水排放口附近沉積、富集。二價汞離子能被有機膠體和無機膠體吸附，並隨著這些載體一起在水體中運動。這些微粒如果聚集成顆粒較大的聚集體,就能在水體中沉降到底層,成為沉積物,並在微生物的作用下,生成甲基汞和二甲基汞。甲基汞溶於水中，被水生生物吸收和富集，通過食物鏈傳遞。

二甲基汞揮發後進入大氣而擴散。二價汞也可以與羥基或絡離子結合,生成Hg(OH)、Hg(OH)、Hg(OH)婣和Hg(OH)厈,以及 HgCl、HgCl、HgCl婣等。汞與氯離子的絡合特別明顯,當環境中含Cl為0.0001摩爾時,Hg(OH)和HgS的溶解度可以增加55～408倍。因此河流中懸浮物吸附的汞和沉積物中的汞進入海洋後，又可以解吸出來。在還原條件下，二價汞又可以被還原成元素汞，揮發後以汞蒸汽的形態進入大氣。在含HS的還原環境中汞可以形成硫化汞。

其他信息

由於含鎘的岩石風化，鎘礦床的開採，特別是隨著工業上大量使用鎘作為電鍍、染料以及熱塑性塑膠的穩定劑後，鎘在環境中的循環量增加了。鎘的溶解度較汞大，因此環境中有簡單的鎘離子存在。河流底泥對水中的鎘有很強吸附作用，底泥對鎘的濃集係數在5000～50000之間。腐殖質是河水中鎘離子的主要吸附劑，吸附速度很快。腐殖質又可以對鎘進行螯合，因此鎘便隨著河水遷移。鎘與羥基和氯離子絡合，生成 CdOH、Cd(OH)、Cd(OH)婣,以及CdCl、CdCl等絡合物,環境中的 Cl對鎘的絡合僅次於汞。被吸附、螯合和絡合的鎘被河水攜帶入海，在河口處和海水逐步混合，因水相的鹽度不斷升高，吸附的鎘在不同程度上被海水中的 Na、Mg所代替，使鎘又重新洗脫回到水相中。所以河水中的懸浮固體或腐殖質實質上起著把鎘輸送入海洋的作用。另一方面，被膠體吸附的鎘入海以後，由於海水的鹽度大而絮凝沉澱到海底，在還原條件下，鎘便生成硫化鎘而沉澱，最後作為海洋沉積物繼續參與地質大循環。
在自然狀態下，從岩石和礦物中風化出來的砷，以及人為排放的砷，大都存在於地表水體和沉積物中。砷在水體中有四種價態 (+5、+3、0、-3)。元素砷只有在很少情況下存在，負三價砷只在還原條件下產生。因此，自然界中的砷主要是以砷酸鹽和亞砷酸鹽的形式存在。前者毒性只有後者的1/60。

砷酸鹽很易被水合氧化鐵所吸附而共沉。亞砷酸鹽在行為上也類似於砷酸鹽,可以被氫氧化鐵吸附而共沉。砷對硫有親合力,易形成砷的硫化物而被固定下來。砷在湖泊中的循環如圖2所示。在富氧的表層湖水中,低價砷有被氧化成砷酸鹽的傾向。砷酸鹽在轉入缺氧的低層湖水後，被硫化氫還原成HAsO和AsS娛,最後轉變為難溶的砷的硫化物。微生物的甲基化作用能使砷再度溶於水中，參與生物循環。除了局部循環外，大部分淋溶出來的砷隨著地表徑流進入江河，最終輸往海洋。
鉻在環境中的循環與環境氧化－還原條件有密切關係。在強氧化條件下，鉻可以形成具有很高的遷移能力的易溶性鉻酸鹽；在還原條件下，鉻則形成難溶性化合物沉澱下來。因此在氧化－還原電位發生劇變的地方，常出現鉻的富集。鉻也可以被腐殖質吸收，以溶膠狀態發生遷移。
鉛的地質大循環特點同鎘相似。鉛很容易被有機膠體或無機膠體吸附：被有機膠體的吸附順序為Pb>Cu>Ni>Zn>Cd>Fe>Mn;被蒙脫石等無機膠體吸附的順序也是鉛占第一位。因此鉛在河流的遷移時很易進入底泥沉積物中。據研究，鉛在離排污口10公里處，就有90%被淨化。而溶液中的鉛則隨河水進入海洋，並參與海洋沉積物的地質大循環。
含有上述污染物的顆粒物通過大氣傳輸，在環境中遷移。其中大的在一定條件下沉降到地面，小的則可被降水淋洗，進入河、湖、海等水體，參與地質大循環。