無機普通污染物
無機污染物有的是隨著
地殼變遷、
火山爆發、
岩石風化等天然過程進入大氣、水體、土壤和
生態系統的,有的是隨著人類的生產和消費活動而進入的。各種無機污染物在環境中遷移和轉化,參與並干擾各種環境化學過程和
物質循環過程,造成了無機污染物的污染。
錫、
鎘、
砷、
鉛、
銻等的礦物開採量甚至大大超過它們的
自然循環量。
現代採礦、冶煉、機械製造、建築材料、化工等生產部門,每天都排放大量的無機污染物,包括有害的元素氧化物、酸、鹼和鹽類等。其中硫、氮、碳的氧化物和一些金屬粉塵是主要的
大氣污染物,可以直接危害人體和生態系統(見
大氣污染)。它們有的會和
烴類污染物進一步發生
氣相反應生成
光化學煙霧,有的會發生
液相反應,引起
酸雨等,從而傷害動植物,腐蝕建築材料,使
土壤肥力下降。各種酸、鹼和鹽類的任意排放,往往會引起水質惡化等,其中所含的重金屬元素如鉛、鎘、
汞、
銅等可在土壤中積累,通過
食物鏈在不同的
營養級上逐級富集,造成更大的危害。
污染元素
污染物大多數是由與組成生物機體相同的元素所組成,當污染物發生分解之後,有些元素(如碳、氮、硫、磷、鈣、鎂、鉀、鈉等)就可以成為生物的構成成分。有些微量元素如錳、鐵、銅、鈷、鉻、鋅、鉬是高等生物都必需的營養元素。所有的植物都需要硼,大多數植物需要釩,哺乳動物則除硼、釩之外還需要碘、氟、硒、鍶和鉻等。但如環境中這些元素的含量超過一定限度,也會成為惡化
環境質量、危害
生態系統的
環境污染物。例如鋅在土壤中含量過高,可使作物的植株矮小,葉片萎黃。過量的鋅還會使
土壤酶系喪失活性,細菌數目減少,
土壤微生物作用降低。其他必需的營養元素如銅、錳、鈷、釩、硒、鉬等含量過高都對生態系統有毒害作用和不利影響。有些元素如鈹、鎘、汞、鎳、砷等對生物是有毒的,其中鈹、
羰基鎳和
六價鉻等對實驗動物有
致癌作用。銻、鉈、鉛等也都有毒性,可以在生物體內蓄積,引起各種症狀。
一些無機污染物,特別是鉛、汞、鎘等
重金屬,它們在土壤和植株中的含量分布的一般規律是土壤>根系>莖葉>籽粒(果實)。各種元素的價態不相同,毒性也不一樣。如六價鉻毒性大於
三價鉻,三價銻毒性大於五價銻,高價釩毒性大於低價釩,三價砷毒性大於五價砷。汞、銻、硒等的化合物的毒性又都較其元素狀態的毒性為高。有些元素和化合物相互間存在
拮抗或協同作用。例如鋅或鎘能和氰產生
協同作用,使氰的毒性增高;鎳或銅則對氰的毒性有
拮抗作用,使氰的毒性降低。這是因為它們和氰能形成穩定的絡合離子。
無機普通污染物進入河流
對無機普通污染物而言,特別是重金屬和準金屬等污染物,一旦進入水環境,均不能被生物降解,而其他大部分無機普通污染物經過分解,轉化形態之後可以組成生物細胞的成分而被徹底利用,包括無機元素與金屬元素。無機普通污染物(以重金屬為主體)主要是以簡單的離子、絡離子或可溶性分子的形式在水環境中通過一系列物理化學作用,如溶解--沉澱作用、氧化--還原作用、水解作用、絡合和螯合作用、吸附--解吸作用等實現的遷移和轉化,參與和干擾各種環境化學過程和物質循環過程。重金屬(Hg、Cd等)在遷移過程中可富集於底泥,成為長期潛在的有害污染源或通過食物鏈富集。
污染物在遷移轉化的過程中,主要受污染物自身的理化性質以及外界環境的物理化學條件和自然地理條件影響。簡單的內部因素可主要為組成化合物的能力、形成不同價位離子的能力、水解能力、形成絡合物的能力和被膠體吸附的能力。一般來說,由共價鍵結合的污染物容易進行氣遷移;由離子鍵結合容易進行水遷移。外部因素主要指環境的酸鹼環境、氧化還原條件、交替種類以及數量和性質等。如酸性環境有利於鈣、鍶、鋇、鋅、鎘等遷移;鹼性環境則有利於硒、鉬和五價釩的遷移。氧化條件有利於鉻、釩、硫的遷移;還原環境有利於鐵、錳等的遷移。
從微生物的角度以及水體溶解氧的情況(水體復氧及耗氧)來分析無機普通污染物進入河流的遷移轉化問題,我們需要考慮到,在河流表層部分,溶解氧較充足,處於較高的氧化還原電位,主要存在好養性微生物,其元素將以氧化態存在,碳成為CO2,氮成為NO3-,鐵成為Fe(OH)3沉澱,硫成為SO42-;在中間部分,溶解氧相對較少,是一個兼型層,兼有氧化和還原作用,主要由兼性微生物生存;在底層,水體處於還原環境,其元素都將以還原形態存在,碳還原成CH4,氮形成NH4+,硫形成H2S,鐵形成可溶性Fe2+。在相應微生物作用下,完成相應元素的物質循環。
綜上分析,污染物的轉化,往往與遷移相伴進行,並且實現污染物遷移的途徑是彼此相互作用的,是一個統一體,並不能將其獨立開來,對於自淨體系而言,無機普通污染物遷移轉化的過程較為複雜