【環(huán)境化學(xué)】第5.1章 多介質(zhì)轉(zhuǎn)歸-自然界中的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)

1、2022/10/21第五章 典型污染物在環(huán)境各圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)污染物在大氣圈水圈土壤（巖石）圈生物圈之間的交換和環(huán)境效應(yīng)2022/10/225.典型污染物在環(huán)境各圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)5.1 自然界中的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)5.2 重金屬元素在各圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)汞砷5.3 有機(jī)污染物在各圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)有機(jī)氯代物多環(huán)芳烴表面活性劑2022/10/235.1 自然界中的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)5.1.1 地球系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)5.1.2 水的循環(huán)5.1.3 碳的循環(huán)5.1.4 污染物在環(huán)境中的遷移和分布2022/10/24一、生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)能量守恒定律物質(zhì)不滅定律2022/10/25

2、二、物質(zhì)的地球化學(xué)循環(huán)通量貯存量(1) 循環(huán)方式2022/10/26貯存量通量或輸入（輸出）速率源源強(qiáng)匯匯強(qiáng)停（滯）留時(shí)間(2) 相關(guān)物理量2022/10/27 (3) 實(shí)例：銅在各圈層中的數(shù)量?jī)?chǔ)層 質(zhì)量 （ g ）大氣（ 1 ） 2.9 108海洋（ 2 ） 3.5 1014巖石（ 3 ） 1.3 10 21沉積物（ 4 ） 6.9 1019土壤和植物（ 5 ） 6.0 10152022/10/28(3) 實(shí)例：銅在各圈層（源和匯）之間遷移的速率2022/10/29(3)實(shí)例：銅在各圈層中的停留時(shí)間大氣中為6 天海水中為420 年土壤和植物中為7000 年，海底沉積物中為107 年，巖石中為

3、109 年2022/10/210三、物質(zhì)的生物地球化學(xué)循環(huán)將物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)和物質(zhì)地球化學(xué)循環(huán)加以綜合考慮，稱為生物地球化學(xué)循環(huán)。生物地球化學(xué)循環(huán)中除地質(zhì)系統(tǒng)、化學(xué)系統(tǒng)外，還包含著生物系統(tǒng)。2022/10/211例如：細(xì)胞原生質(zhì)的主要元素成分含量最多元素：碳、氫、氧、氮等約占總質(zhì)量的98；含量少的元素：磷、硫、氯、鈉、鉀、鎂、鈣、鐵等；含微量的元素：銅、錳、鋅、硼、鉬、碘等。2022/10/2125.1自然界中的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)5.1.1 地球系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)5.1.2 水的循環(huán)5.1.3 碳的循環(huán)5.1.4 污染物在環(huán)境中的遷移和分布2022/10/2135.1.2 水的循環(huán)

4、一、2022/10/214二、水在地球表層的循環(huán)2022/10/2155.1自然界中的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)5.1.1 地球系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)5.1.2 水的循環(huán)5.1.3 碳的循環(huán)5.1.4 污染物在環(huán)境中的遷移和分布2022/10/216一、地球系統(tǒng)中碳的分布地球上的碳主要集中在巖石之中，石灰?guī)r中的碳（約占巖石層中總碳的3/4）主要以石灰石（CaCO3）和白云石（CaCO3MgCO3）形態(tài)存在；沉積性頁(yè)巖中的碳（約占巖石層中總碳的1/4）主要以分散性有機(jī)物形態(tài)存在。地球上的碳散布在其他圈層（水體、大氣、陸生生物、土壤腐植質(zhì)、化石燃料、海生生物等）中的碳大約只占地球上總碳的0.1。2022

5、/10/217大氣中碳的主要存在形態(tài)有二氧化碳、一氧化碳、甲烷等天然水系中碳的主要存在形態(tài)有組成平衡碳酸系統(tǒng)的各種組分：CO2（aq）、H2CO3、HCO3-、CO32-這些形態(tài)的濃度之和構(gòu)成了水樣的總無(wú)機(jī)碳（TIC）參數(shù)。2022/10/218存在于水體中的有機(jī)碳組分可劃分為溶解性有機(jī)碳（DOC）和顆粒有機(jī)碳（POC）兩類。一般以含碳組分能否通過(guò)0.45m 濾膜作為區(qū)分此二者的判據(jù)。水體中DOC 來(lái)源：主要是浮游生物排泄物中可溶成分和生物尸體細(xì)胞產(chǎn)生的溶出物。2022/10/219二、碳循環(huán)2022/10/2205.1自然界中的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)5.1.1 地球系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)5.1

6、.2 水的循環(huán)5.1.3 碳的循環(huán)5.1.4 污染物在環(huán)境中的遷移和分布2022/10/2215.1.4 污染物在環(huán)境中的遷移和分布按空間特點(diǎn)可將污染源分類點(diǎn)源工廠煙囪是典型的點(diǎn)污染源，其特性可用地理位置、煙囪高度和排煙量等予以確定；線源公路汽車排氣面源工廠區(qū)排氣區(qū)域源少見(jiàn)，布滿某一地區(qū)空間的汽車排氣，可將它看成是二次污染物光化學(xué)煙霧的區(qū)域源2022/10/222按時(shí)間分布特點(diǎn)將污染源分類連續(xù)的發(fā)電站煙囪排煙間歇的如敞開(kāi)的煉焦?fàn)t、化工廠車間排氣周期的汽車在一天中的排氣事故性的無(wú)規(guī)則的2022/10/223化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中的遷移污染源排放：凡排放到環(huán)境中去的化學(xué)物質(zhì)都將進(jìn)入大氣、土壤、水體或生物體內(nèi)。轉(zhuǎn)化和遷移：離開(kāi)排污源的化學(xué)物質(zhì)可以發(fā)生化學(xué)形態(tài)轉(zhuǎn)化或保持原有狀態(tài)，它的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物