什么是污染物的地质大循环?

什么是污染物的地质大循环?

[拼音]：wuranwu de dizhi daxunhuan

[外文]：geological cycle of pollutants

环境中的污染物在地质作用下周而复始的运动过程。

环境污染物的地质大循环是遵循一般物质地质大循环的规律的。物质地质大循环如图1所示。

环境中的污染物有的来自自然过程，有的来自人为释放。自然过程包括岩石风化、火山喷发、大气降尘、水流冲刷等过程，把污染物输送入环境。人为释放如自然资源的开发利用，特别是金属矿床的开采和冶炼，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。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)婣和Hg(OH)厈，以及 HgCl+、HgCl2、HgCl婣等。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 CdOH+、Cd(OH)2、Cd(OH)婣，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+、Mg2+ 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。砷在湖泊中的循环如图2所示。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AsS娛，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Pb2+>Cu2+>Ni2+>Zn2+>Cd2+>Fe2+>Mn2+;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。