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                                            • 汞的遷移和轉化
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                                            • 汞的遷移和轉化(一)循環是重金屬在生態系統中循環的典型,汞以元素狀態在水體、土壤、大氣和生物圈中遷移和轉化。
                                            • (二)汞遷移和轉化的主要特點:
                                            • (1)汞是生態系統中能完善循環的唯一重金屬。汞排入水中后,通過食物鏈,將會在水中的魚體內累積,受汞污染的水中的魚體內甲基汞濃度可比水中高上萬倍。
                                            • (2)汞循環過程包括:顆粒物的遷移;干、濕物的沉降;火山揮發進入大氣;入水沉積污泥中;在細菌作用下生成甲基汞;進入生物體;在生物體內累積。
                                            • (3)生物甲基化:在微生物的作用下,金屬汞和二價離子汞等無機汞會轉化成甲基汞和二甲基汞,這種轉化稱為汞的生物甲基化作用。
                                            • (4)甲基汞易被人體吸收,排出慢,而且毒性大。這是因為甲基汞易溶于脂類中;汞在體內不易分解,由于其分子結構中有碳-汞鍵不易切斷;是高神經毒劑,多在腦部積累。
                                            • 汞在水環境中的遷移轉化
                                            • 汞在水環境中的遷移和轉化汞從污染源排入到天然水體,可立即與水體中的各種物質發生相互作用,這些物質包括溶解在水中的各種離子、分子和絡合配位體,懸浮在水中的有機物與無機顆粒物,水滴沉積物以及水生生物。由于以上物質對汞表現出一定的親和力,因而他們的相互做用決定了汞在水體中遷移轉化的最終歸屬。
                                            • 天然水體是由固相、水相、生物相組成的復雜體系。汞這些相中,具有多種存在形態。在水相中,汞以Hg2+、Hg(OH)m2-m、 CH3Hg+、CH3Hg(OH)、CH3HgCl、C6H5Hg+ 為主要形態。在固相中,以Hg+、Hg0、HgS、CH3Hg(SR)、(CH3Hg) 2S 為主要形態。在生物相中以Hg2+、CH3Hg+、CH3HgCH3為主要形態。它們隨著水環境形態的變化而變化。
                                            • 在天然水體中,不同形態的汞具有各自的化學反應特征,它們影響著汞的化學行為,決定著汞的遷移過程,其過程包括以下幾方面。
                                            • 1. 水中汞的氣態遷移
                                            • 汞在水中的氣態遷移涉及到汞的氣化作用,以及二甲基化作用,此時汞轉變為揮發態的汞進如大氣。
                                            • 當天然水體中含氧量減少時,水體氧化還原電位可降至50~200毫伏,由于Hg2+/Hg0的氧化-還原電位Eh=860毫伏,因而汞易被水中有機質、微生物或其它還原劑還原為Hg,即以汞的氣態由水體逸散到大氣中。
                                            • 當天然水體中含汞量稍高,pH≥7時,水中汞可在厭氣微生物的作用下生成(CH3)2Hg。由于(CH3 )2Hg在水中溶解度很小所以很容易逸散到大氣中,有些學者認為,溶解在水中的汞約有1~10%呈揮發態轉入大氣中。
                                            • 2. 水中汞的絡合態遷移
                                            • 天然水體中除了溶解態離子汞外,還存在著絡合態汞,天然水體中常見的無機態配位體Cl-、OH-對汞有絡合作用,絡合物的形成成為汞能隨水流動的主要因素之一。
                                            • 天然水體中還存在有或多或少的有機物,它們包含的胺基、羧基等官能團都能與汞結合,形成穩定的有機絡合物。水體中的懸浮物和地質對汞也有強烈的吸附作用,水中的懸浮物能大量攝取溶解性汞,從而束縛了汞的自由活動能力,當地質因素或者環境化學因素改變而導致懸浮物沉積時,則汞也隨之沉淀下來。同時地質沉積物中的化學物質也同樣吸附水中的Hg2+,若Hg2+被沉積物吸附固定,水中汞也向沉積物中轉移。因此,在直接受汞污染的水體中,即使底質汞已達到幾百甚至幾千ppm的含量,但水相的含汞量仍然很低,僅有幾個ppb甚至更少。
                                            • 3. 汞的生物態遷移
                                            • 水體中汞的生物態遷移的量是有限的,但由于在微生物的參與下,沉積在水中的無機汞能轉變成劇毒的甲基汞,并且沉積物中生物合成的甲基汞能連續不斷的釋放到水體中。由于甲基汞具有很強的親脂力,因為水中低量的甲基汞能被水生生物吸收,通過生物的放大作用威脅人類的健康與安全。因此,汞的生物態遷移過程,實際上主要是甲基汞的遷移與累計過程,這與無機汞在氣、水中的遷移完全不同,它是一種危害人體健康與人類安全的生物地球化學流遷移。
                                            • 氣態汞的傳播
                                            • 氣態汞可以傳播到全球各地,依附于顆粒的汞往往沉降在污染源附近。
                                            • 汞的遷移和轉化
                                            • 汞在土壤環境中的遷移
                                            • 汞在自然界的含量很少,巖石圈中汞的含量約為0.1 mg/Kg。土壤中汞的含量為0.01~0.3 mg/Kg,平均為0.03 mg/Kg。由于土壤的粘土礦物和有機質對汞的強烈吸附作用,汞進入土壤后,95%以上能被土壤迅速吸附或固定,因此汞容易在土壤表層積累。
                                            • 土壤中的粘土礦物帶有負電荷,可以吸收以陽離子形態存在的汞,而以陰離子形態存在的汞也能被粘土礦物吸附。不同的粘土礦物對汞的吸附能力存在著差異,并且受PH等因素的影響。研究認為粘土礦物對汞的吸附能力為:伊利石>蒙脫石>高嶺土>粉砂>中砂>粗砂。
                                            • 腐殖質固定汞的能力比粘土礦物要大的多。腐殖質是一些含有方向結構的化合物,通過含酚羥基、羧基、羥基醌、烯醇基、磺酸基、氨基、醌基、甲氧基等反應基團的作用,汞被腐殖質螯合或吸附,一般來說,土壤腐殖質含量越高,土壤吸附汞的能力越強。
                                            • 植物對汞的吸收主要是通過根來完成的。很多情況下,汞化合物在土壤中先轉化為金屬汞或者甲基汞后才能被植物吸收。植物吸收和積累汞與汞的形態有關,其順序為:氧化甲基汞>氧化乙基汞>醋酸苯汞>氧化汞>硫化汞。從這個順序可以看出,揮發性高、溶解度大的汞化合物容易被植物吸收。汞在植物各部的分布一般是根>莖、葉>種子。這種趨勢是由于汞被植物吸收后,常與根上的蛋白質反應沉積于根上,阻礙了向地上部分的運輸。
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                                            102
                                            103
                                            104
                                            105
                                            Db
                                            106
                                            Sg
                                            107
                                            Bh
                                            108
                                            Hs
                                            109
                                            Mt
                                            110
                                            111
                                            112
                                            Cn
                                            113
                                            Uut
                                            114
                                            Fl
                                            115
                                            Uup
                                            116
                                            Lv
                                            117
                                            Uus
                                            118
                                            Uuo
                                            ?
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