什么是污染物的迁移?

什么是污染物的迁移?

[拼音]：wuranwu de qianyi

[外文]：transport of pollutants

污染物在环境中所发生的空间位置的移动及其所引起的富集、分散和消失的过程。

迁移伴随着转化

污染物在环境中迁移常伴随着形态的转化(见污染物的转化)。如通过废气、废渣、废液的排放，农药的施用以及汞矿床的扩散等各种途径进入水环境的汞(Hg)，会富集于沉积物中。元素汞由于比重大，不易溶于水，在靠近排放处便沉淀下来。二价汞离子在迁移过程中能被底泥和悬浮物中的粘粒所吸附，随同它们逐渐沉淀下来。富集于沉积物中的各种形态的汞又可能转化为二价汞。二价汞离子在微生物的作用下，被甲基化，生成甲基汞(CH3Hg+)和二甲基汞[(CH3)2Hg]。甲基汞溶于水中，可富集在藻类、鱼类和其他水生生物中。二甲基汞则通过挥发作用扩散到大气中去。二甲基汞在大气中并不是稳定的，在酸性条件下和在紫外线作用下将被分解。如果被转化为元素汞，又可能随降雨一起降落到水体中或陆地上，元素汞可以进行全球性的迁移和循环（见图）

迁移的方式

污染物在环境中的迁移主要有下述三种方式：

机械迁移

根据机械搬运营力又可分为：

（1）水的机械迁移作用，即污染物在水体中的扩散作用和被水流搬运；

（2）气的机械迁移作用，即污染物在大气中的扩散和被气流搬运；

（3）重力的机械迁移作用。

物理－化学迁移

对无机污染物而言，是以简单的离子、络离子或可溶性分子的形式在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－解吸作用等所实现的迁移。对有机污染物而言，除上述作用外，还有通过化学分解、光化学分解和生物化学分解等作用所实现的迁移。物理－化学迁移又可分为：

（1）水迁移作用，即发生在水体中的物理－化学迁移作用；

（2）气迁移作用，即发生在大气中的物理－化学迁移作用。物理－化学迁移是污染物在环境中迁移的最重要的形式。这种迁移的结果决定了污染物在环境中的存在形式、富集状况和潜在危害程度。

生物迁移

污染物通过生物体的吸收、代谢、生长、死亡等过程所实现的迁移，是一种非常复杂的迁移形式，与各生物种属的生理、生化和遗传、变异等作用有关。某些生物体对环境污染物有选择吸取和积累作用（见生物积累），某些生物体对环境污染物有降解能力。生物通过食物链对某些污染物（如重金属和稳定的有毒有机物）的放大积累作用（见生物放大）是生物迁移的一种重要表现形式。

迁移的制约因素

污染物在环境中的迁移受到两方面因素的制约:一方面是污染物自身的物理化学性质，另一方面是外界环境的物理化学条件和区域自然地理条件。

内部因素

与迁移作用有关的污染物的物理化学性质主要是指组成该物质的元素所具有的组成化合物的能力、形成不同电价离子的能力、水解能力、形成络合物的能力和被胶体吸附的能力等。污染物的这些性质与组成该物质的元素的原子的构造，特别是核外电子层的构造有密切关系。原子的电负性、离子半径、电价、离子电位（电价与离子半径的比值）和化合物的键性和溶解度等是影响污染物迁移的最主要的物理化学参数。一般说来，由共价键键合的污染物（如H2S、CH4等）易进行气迁移，由离子键键合的污染物（如NaCl、Na2SO4等）易进行水迁移。低价离子的水迁移能力大于高价离子的迁移能力，如下列离子的迁移力顺序为： Na+＞Ca2+＞Al3+；Cl-＞SO厈＞PO婯。由离子半径差别较大的离子构成的化合物迁移能力较大，由离子半径差别较小的离子构成的化合物迁移能力较小。如Ba2+、Pb2+、Sr2+（其半径分别为1.29┱、1.26┱和1.10┱）与SO厈(其半径为2.95┱)和CrO厈(其半径为3.00┱)构成的化合物较难迁移，而Mg2+（其半径为0.65┱）与SO厈组成的化合物易于迁移。重金属离子由于有较高的离子电位，因而具有较强的水解能力。重金属离子由于有彼此能量相似的(n-1)d、sn和np等电子轨道，这些轨道有的本来就是空着的，有的可以经过“激发”而腾空出来，可容纳配位体所提供的孤对电子，因而易以络离子的形式进行迁移。

外部因素

影响污染物迁移的外部因素主要是环境的酸碱条件、氧化还原条件、胶体的种类和数量、络合配位体的数量和性质等。

环境的酸度和碱度对污染物的迁移有重大影响。大多数重金属在强酸性环境中形成易溶性化合物，有较高的迁移能力，而在碱性环境中则形成难溶化合物，难以迁移。所以酸性环境有利于钙、锶、钡、镭、铜、锌、镉、二价铁、二价锰和二价镍的迁移；碱性环境有利于硒、钼和五价钒的迁移。

环境的氧化还原条件对污染物的迁移也有巨大影响。有些污染物在氧化环境中有较高的迁移能力，而有些污染物在还原环境中有较高的迁移能力。氧化环境有利于铬、钒、硫的迁移；还原环境有利于铁、锰等的迁移。

环境中的无机配位体有Cl-、I-、F-、SO厈、S2-、PO婯等，环境中的有机配位体主要是各种氨基酸等化合物。当环境中存在大量无机或有机配位体，特别是有大量Cl-、SO厈时可大大促进汞、锌、镉、铅的迁移。环境中的无机胶体有蒙脱石、高岭石、伊利石等粘土矿物和硅、铝、铁的水合氧化物，环境中的有机胶体主要是腐殖质物质。当环境中有大量胶体，特别是有大量蒙脱石和难溶性胡敏酸时可大大阻止上述金属的迁移。

在自然环境中，所有影响污染物迁移的物理化学条件均受区域自然地理条件(气候、地形、水文、土壤等)的制约。其中气候条件对污染物迁移的影响最为明显，主要表现为两个最重要的气候因子──热量和水分之间的配合状况，直接影响污染物在环境中化学变化的强度和速度。另外，不同区域的土壤和水体具有不同的酸碱条件和氧化还原条件，具有不同种类和数量的胶体和络合配位体。

污染物在环境中的迁移直接影响环境质量，在有些情况下起好作用，在有些情况下起坏作用。简单的需氧有机污染物和酚、氰等毒物在迁移过程中被水流稀释扩散和被微生物分解、转化，终至消失，就是起好作用；而重金属（汞、镉等）和稳定的有机有毒物质（DDT、六六六等）在迁移过程中，或富集于底泥，成为具有长期潜在危害的污染源，或通过食物链富集于动、植物体内，对人体产生慢性积累性危害，就是起坏作用。

研究方法

研究污染物在环境中的迁移可应用下列一些方法：物质追踪法、共轭对比研究法、现场试验研究法、模拟试验研究法等。

物质追踪研究法是在特定环境下，为达到某一特定目标所进行的对污染物的追踪采样法。如研究污染物在河流中的稀释扩散和降解作用时，可进行水团追踪取样分析。这种研究可以查明污染物在环境中的迁移速度、扩散范围和自然净化能力。

共轭对比研究法指在环境调查中对各种相关联的环境要素同时取样分析。如在对土壤－作物系统进行研究时，可同时采集不同层次的土样和生长在这种土壤上的作物的各个部位（根、茎、叶、果实等）的样品，进行对比分析研究。

现场试验研究是在现场环境中对污染物的迁移转化进行研究。如研究地表中的某种污染物通过土壤渗漏向地下水中转移的情况和速度，也可选择典型地段进行渗漏试验，追踪研究不同深度的土壤和渗漏水中污染物的浓度，从而了解这种污染物由地表水中向地下水中转移的可能性和速度。

模拟试验研究法是在实验室中设计某种环境条件所进行的试验研究。如在风洞中进行的烟气扩散实验，在光化学烟雾箱中进行的光化学烟雾生成机理的研究等。这种尽可能接近实际环境条件而各种参数又受人工严格控制的试验研究可以有效地探讨污染物在环境中的迁移转化状况。

现代分析测试技术的发展为研究污染物在环境中的迁移提供了基本手段。应用数学方程可以更完善地刻划污染物在环境中的迁移运动规律，有助于对这方面的问题进行预测预报。