[科普中国]-无机普通污染物

无机普通污染物

无机污染物有的是随着地壳变迁、火山爆发、岩石风化等天然过程进入大气、水体、土壤和生态系统的，有的是随着人类的生产和消费活动而进入的。各种无机污染物在环境中迁移和转化，参与并干扰各种环境化学过程和物质循环过程，造成了无机污染物的污染。锡、镉、砷、铅、锑等的矿物开采量甚至大大超过它们的自然循环量。

现代采矿、冶炼、机械制造、建筑材料、化工等生产部门，每天都排放大量的无机污染物，包括有害的元素氧化物、酸、碱和盐类等。其中硫、氮、碳的氧化物和一些金属粉尘是主要的大气污染物，可以直接危害人体和生态系统（见大气污染）。它们有的会和烃类污染物进一步发生气相反应生成光化学烟雾，有的会发生液相反应,引起酸雨等，从而伤害动植物，腐蚀建筑材料，使土壤肥力下降。各种酸、碱和盐类的任意排放，往往会引起水质恶化等，其中所含的重金属元素如铅、镉、汞、铜等可在土壤中积累，通过食物链在不同的营养级上逐级富集，造成更大的危害1。

污染元素污染物大多数是由与组成生物机体相同的元素所组成，当污染物发生分解之后，有些元素（如碳、氮、硫、磷、钙、镁、钾、钠等）就可以成为生物的构成成分。有些微量元素如锰、铁、铜、钴、铬、锌、钼是高等生物都必需的营养元素。所有的植物都需要硼，大多数植物需要钒，哺乳动物则除硼、钒之外还需要碘、氟、硒、锶和铬等。但如环境中这些元素的含量超过一定限度，也会成为恶化环境质量、危害生态系统的环境污染物。例如锌在土壤中含量过高,可使作物的植株矮小,叶片萎黄。过量的锌还会使土壤酶系丧失活性，细菌数目减少，土壤微生物作用降低。其他必需的营养元素如铜、锰、钴、钒、硒、钼等含量过高都对生态系统有毒害作用和不利影响。有些元素如铍、镉、汞、镍、砷等对生物是有毒的，其中铍、羰基镍和六价铬等对实验动物有致癌作用。锑、铊、铅等也都有毒性，可以在生物体内蓄积，引起各种症状。

一些无机污染物，特别是铅、汞、镉等重金属，它们在土壤和植株中的含量分布的一般规律是土壤>根系>茎叶>籽粒（果实）。各种元素的价态不相同，毒性也不一样。如六价铬毒性大于三价铬，三价锑毒性大于五价锑，高价钒毒性大于低价钒，三价砷毒性大于五价砷。汞、锑、硒等的化合物的毒性又都较其元素状态的毒性为高。有些元素和化合物相互间存在拮抗或协同作用。例如锌或镉能和氰产生协同作用，使氰的毒性增高；镍或铜则对氰的毒性有拮抗作用，使氰的毒性降低。这是因为它们和氰能形成稳定的络合离子。

无机普通污染物进入河流对无机普通污染物而言，特别是重金属和准金属等污染物，一旦进入水环境，均不能被生物降解，而其他大部分无机普通污染物经过分解，转化形态之后可以组成生物细胞的成分而被彻底利用，包括无机元素与金属元素。无机普通污染物（以重金属为主体）主要是以简单的离子、络离子或可溶性分子的形式在水环境中通过一系列物理化学作用，如溶解--沉淀作用、氧化--还原作用、水解作用、络合和螯合作用、吸附--解吸作用等实现的迁移和转化，参与和干扰各种环境化学过程和物质循环过程。重金属（Hg、Cd等）在迁移过程中可富集于底泥，成为长期潜在的有害污染源或通过食物链富集2。

污染物在迁移转化的过程中，主要受污染物自身的理化性质以及外界环境的物理化学条件和自然地理条件影响。简单的内部因素可主要为组成化合物的能力、形成不同价位离子的能力、水解能力、形成络合物的能力和被胶体吸附的能力。一般来说，由共价键结合的污染物容易进行气迁移；由离子键结合容易进行水迁移。外部因素主要指环境的酸碱环境、氧化还原条件、交替种类以及数量和性质等。如酸性环境有利于钙、锶、钡、锌、镉等迁移；碱性环境则有利于硒、钼和五价钒的迁移。氧化条件有利于铬、钒、硫的迁移；还原环境有利于铁、锰等的迁移。

从微生物的角度以及水体溶解氧的情况（水体复氧及耗氧）来分析无机普通污染物进入河流的迁移转化问题，我们需要考虑到，在河流表层部分，溶解氧较充足，处于较高的氧化还原电位，主要存在好养性微生物，其元素将以氧化态存在，碳成为CO2，氮成为NO3-，铁成为Fe(OH)3沉淀，硫成为SO42-；在中间部分，溶解氧相对较少，是一个兼型层，兼有氧化和还原作用，主要由兼性微生物生存；在底层，水体处于还原环境，其元素都将以还原形态存在，碳还原成CH4，氮形成NH4+，硫形成H2S，铁形成可溶性Fe2+。在相应微生物作用下，完成相应元素的物质循环。

综上分析，污染物的转化，往往与迁移相伴进行，并且实现污染物迁移的途径是彼此相互作用的，是一个统一体，并不能将其独立开来，对于自净体系而言，无机普通污染物迁移转化的过程较为复杂