污染物的形態

污染物的形態

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環境中污染物的外部形狀,化學組成和內部結構的表現形式。污染物的形態隨環境條件的變化而轉化。
環境污染物的形態可以按化學組成和結構、物理性狀和結構、外形和功能等分類。
按污染物的化學組成和內部結構可以分為單質和化合態兩類。單質是同種元素組成的物質,包括金屬、非金屬及其同素異構體,如汞(液態汞和氣態汞)、鉛、氯,以及具有多種同素異構體的硫(無定形硫、正交硫、單斜硫)、磷(白磷、紅磷、紫磷、黑磷)等。化合態是由兩種或兩種以上的元素組成的物質形態,可以分為有機化合態和無機化合態兩類。有機化合態的污染物的種類繁多,常見的有農藥(如有機氯、有機磷)、苯、苯酚、苯胺、聯苯胺、多氯聯苯、多環芳烴、黴菌毒素(如黃麴黴毒素)、有機汞(如甲基汞、苯基汞)等。無機化合態常見的有強鹼、強酸、鹽類(如鉻酸鹽、硫酸鎘)、硫化物、氮化物、氯化物、氟化物、氰化物和金屬元素的氧化物等。
按污染物的物理性狀和結構可以分為固體、流體(氣體和液體)、射線等形態。固體可分為晶體和無定形兩種。晶體是具有一定外形和體積的固體物質,如氰酸鹽、鉻酸鹽、氯化高汞。無定形固體物質沒有一定的外形,實際上是無數微小晶體聚集而成的固體物質,如硫、二氧化鉛、五氧化二釩。流體有液體和氣體兩種。在環境中的液體污染物種類很多,如汞和各種有機試劑。常見的有害氣體有氮、硫的氧化物;氟化氫、硫化氫、氰化氫;以及液體和固體污染物通過蒸發和升華形成的蒸汽(如汞蒸汽、四乙基鉛蒸汽、苯蒸汽)。射線是一種特殊物質和能量的存在形態,如放射性物質在衰變過程中產生的α、β、γ射線。一种放射性物質可以同時產生多种放射線,如釷的衰變系列中有6個α輻射體,4個β輻射體和3個γ輻射體。此外,射線還有X射線、紫外線、熱輻射、微波輻射、電磁輻射等。
按污染物的外形和功能特點可分為離子態、代換態、膠體、有機結合態和難溶態等。
許多種污染物可溶於水形成離子態,如陽離子Hg2+、Cd2+、Pb2+等)、陰離子(F-、CN-、S2-等)、絡合陰離子(Cr2O崼、CrO、CdCl婣)等。離子態的物質有活性大、毒性強、易於遷移的特點。
代換態是水體或土壤溶液中存在的離子或分子態的物質,在物理化學的作用下產生的各種同價離子代換的表現形式。這種代換受質量法則制約,並與離子化合價和離子半徑有關,如濃度高的離子可以將濃度低的離子代換出來。水中的有機質、粘土微粒、腐植酸類化合物、無定形碳等均對各種離子有較強的吸附能力,可起淨化環境的作用。但以離子態、代換態存在的污染物,廣泛地分布於水體和土壤中,對人及其他生物可以產生重大的毒性效應。
膠體是一種常見的複雜分散體系,可分為氣溶膠、水溶膠和固溶膠(體)等。氣溶膠有飄塵、煙氣和霧等形態。煙氣和霧混合形成的煙霧,以及各種腐爛物質、臭味物質散發的惡臭味氣體也屬此類。
水溶膠是以污染物作為分散相,而以水作為分散介質所構成的分散系統,有泡沫、乳狀液、懸浮體和膠體溶液四種形態。泡沫是一種氣液混合態,一般泡沫存在時間不長,但在含有表面活性劑(如鹼類化合物和洗滌劑等)的水溶液中形成的泡沫可以保持較長時間。泡沫可以吸附懸浮體和各種離子,並影響污染物的遷移。乳狀液是由兩種互不混溶的液體構成的液相分散體系,如苯、醚、礦物油等與水充分混合,即形成乳狀液。固體污染物分散(而不是溶解)在水中構成的分散體系,其中較粗的分散相即懸浮體。而高度分散狀態,以至呈分子分散狀態者稱為膠體溶液,如二氯化錫水解形成難溶的錫酸是一種典型的乳白色膠體溶液。在天然水中鐵、鋁、錳的氫氧化物、粘土微粒、有機質(如腐植酸)是膠體的主要成分。它們可以有效地吸附水中以離子態、分子態存在的有害物質。固溶膠(體)是以固體為分散介質而以氣體、液體或另一種以至多種固體物質為分散相構成的體系,如汞齊和各種合金均為固溶膠(體),其中可以包含多種有害物質,如不鏽鋼含有錳、鉻、鎳、釩等。固溶膠(體)被溶蝕而釋放出有害物質,對人和生物能產生毒作用。
有機結合態是由生物吸收積累起來的污染物,如農產品中的殘留農藥,魚類富集的汞等,可以直接或間接地對人和生物產生毒作用。在環境中還有許多金屬元素與有機質結合形成有機結合態,如甲基汞與腐植酸結合的鹽類等。這種結合常常使金屬元素的遷移性能和毒害程度發生變化。
難溶態是以矽酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、硫化物、氧化物等形態存在的難溶物質,廣泛地分布於岩石、土壤、河湖底泥和各種固體廢棄物(特別是廢渣)中,性質穩定,其中的有害物質經過風化和生物分解而釋出。
環境污染物形態的研究是環境質量評價的基礎工作之一。在環境監測工作中,測定污染物化學成分的同時,應分析其存在形態,這樣才能確切地評價環境的質量,採取有效的防治措施。因為同種污染物的不同形態具有不同的生物毒性效應和不同的遷移、轉化、富集的規律,只有充分認識它們之間的內在聯繫和運動規律,才能有意識地控制污染物的形態向著低毒、無毒的方向發展,防止污染擴散,減少危害。

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