環(huán)境轉(zhuǎn)歸大氣污染物的環(huán)境行為

1、大氣污染物的遷移

污染物在大氣中的遷移是指由污染源排放出來的污染物由于空氣的運(yùn)動(dòng)使其傳輸和分散的過程，遷移過程可使污染物濃度降低。影響大氣污染物遷移的主要因素有污染物的排放狀況、氣象條件和下墊面狀況。

2、大氣污染的化學(xué)過程

污染物的轉(zhuǎn)化是污染物在大氣中經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)，如光解、氧化還原、酸堿中和等反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成為無毒化合物，從而去除了污染，或者轉(zhuǎn)化成為毒性更大的二次污染物，如光化學(xué)煙霧、酸雨和臭氧等，加重了污染。因此，研究污染物的轉(zhuǎn)化對(duì)大氣污染毒理學(xué)具有十分重要的意義。

3、大氣污染的生態(tài)毒理學(xué)效應(yīng)

（1）大氣污染對(duì)人體的毒性效應(yīng)

大氣污染物侵入人體的主要途徑有三條，即呼吸道、皮膚上的毛孔及消化道，其中以呼吸道侵入最為重要。污染物從鼻腔經(jīng)喉、氣管和支氣管到達(dá)肺泡。肺泡表面積大，毛細(xì)血管豐富，不僅適于02和CO₂的交換，對(duì)許多大氣污染物如CO、SO₂等有害氣體的吸收也很快。大氣污染物隨呼吸氣流首先進(jìn)入呼吸道內(nèi)，呼吸道黏膜對(duì)污染物有很強(qiáng)的吸收能力，對(duì)污染物特別敏感。雖然經(jīng)呼吸系統(tǒng)進(jìn)入體內(nèi)的污染物可以通過血液循環(huán)系統(tǒng)在全身分布并造成全身性健康損害，但由于呼吸道與大氣污染物接觸時(shí)間長，接觸濃度高，且往往是多種污染物同時(shí)作用，使呼吸器官成為大氣污染的主要危害部位。

大氣中刺激性污染物也可不經(jīng)人體吸收而直接刺激呼吸道黏膜、眼睛及體表皮膚，甚至可通過直接接觸產(chǎn)生化學(xué)腐蝕作用，如光化學(xué)煙霧對(duì)人眼睛有很強(qiáng)的刺激作用，會(huì)使人患上紅眼病。

大氣環(huán)境中往往有多種形態(tài)不同、化學(xué)特性各異的污染物同時(shí)存在。與單一毒物對(duì)機(jī)體的作用相比，大氣污染物對(duì)生物體毒理作用的機(jī)制更為復(fù)雜、更為多方向性。

2、對(duì)植物的毒性效應(yīng)

陸生植物尤其是一些對(duì)大氣污染物敏感的植物種類，一旦遇到污染，可依污染程度在群落、個(gè)體、細(xì)胞和組織器官、細(xì)胞內(nèi)酶系和生理反應(yīng)等不同生命層次上做出應(yīng)激反應(yīng)。大氣污染對(duì)植物的危害可以分為急性危害、慢性危害、不可見危害和間接危害四種情況。

3、對(duì)動(dòng)物的毒性效應(yīng)

大氣污染嚴(yán)重時(shí)，家畜等動(dòng)物會(huì)因直接吸入大量污染物而引起急性中毒，甚至大量死亡。1952年的倫敦?zé)熿F事件中，首先發(fā)病的就是參展的350頭牛，其中66頭因呼吸系統(tǒng)嚴(yán)重受損而死亡。日本上野動(dòng)物園也曾因大氣嚴(yán)重污染使養(yǎng)的鳥大批死亡，死亡鳥類的肺部有大量的黑色煙塵沉積。

大氣污染物可沉降進(jìn)入土壤和水體，被生物富集后通過食物鏈的放大作用對(duì)革食動(dòng)物和食肉動(dòng)物造成危害。例如，美國阿那空銅礦冶煉廠排出的大量含砷廢氣，污染了周圍牧草，牧草含砷量高達(dá)400mg/kg，致使24km內(nèi)的馬、牛、羊等家畜大量中毒死亡，3000只羊中毒，600只死亡，死畜的肝臟中含有大量的砷。

4、室內(nèi)空氣污染及其毒性效應(yīng)

室內(nèi)空氣污染，是繼煤煙型污染、光化學(xué)煙霧型污染后出現(xiàn)的第三代城市大氣污染問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國每年由于室內(nèi)空氣污染引起的死亡人數(shù)已達(dá)到11.1萬人，室內(nèi)空氣污染已經(jīng)引起37.5%的呼吸道疾病、22%的慢性肺病和15%的氣管炎和肺癌。室內(nèi)空氣污染問題已成為人們普遍關(guān)注和研究的環(huán)境問題。

污染物進(jìn)入環(huán)境后，進(jìn)行機(jī)械性或物理化學(xué)遷移，分布到大氣、水、土壤等環(huán)境中，其形態(tài)、結(jié)構(gòu)和濃度均發(fā)生很大變化。

同時(shí)，生活在其中的生物體也會(huì)主動(dòng)或被動(dòng)地對(duì)污染物進(jìn)行吸收或做出響應(yīng)。

如果是化學(xué)污染物，吸收進(jìn)入體內(nèi)后經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)或運(yùn)輸組織輸送到生物體內(nèi)的各個(gè)組織、器官及細(xì)胞，將會(huì)發(fā)生生物轉(zhuǎn)化導(dǎo)致化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)改變。

一部分污染物經(jīng)生物轉(zhuǎn)化后排出體外，而有些污染物由于其自身具有的特殊性質(zhì)，會(huì)在生物體內(nèi)積累，積累的這部分污染物還可隨生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈營養(yǎng)級(jí)的轉(zhuǎn)移而在更高營養(yǎng)級(jí)的生物體內(nèi)積累，造成生物放大。

1、有機(jī)污染物在環(huán)境介質(zhì)中的分布

有機(jī)污染物在土壤中的行為取決于它在土壤和其他環(huán)境介質(zhì)(空氣、水、生物)之間的分布或分配，這種分布情況可以用相應(yīng)的分配系數(shù)進(jìn)行描述，分配系數(shù)可反映有機(jī)污染物從一種環(huán)境介質(zhì)進(jìn)入另一種環(huán)境介質(zhì)的趨勢(shì)。

土壤吸附系數(shù)(K_d)是描述一種有機(jī)物質(zhì)在土壤和土壤自由水之間分配的基本概念，是指吸附達(dá)到平衡時(shí)吸附在土壤或沉積物上的有機(jī)污染物的量與溶于水中的有機(jī)污染物的量之比。K_d值取決于土壤或沉積物以及有機(jī)污染物的理化特性。

2、有機(jī)污染物在土壤中的遷移

某些污染物質(zhì)可揮發(fā)或轉(zhuǎn)化成氣態(tài)物質(zhì)在土壤孔隙中遷移、擴(kuò)散，以致遷移進(jìn)入大氣。化學(xué)物質(zhì)從土壤中的揮發(fā)過程包括解吸附、移動(dòng)到土表和蒸發(fā)進(jìn)入空氣等主要過程。影響揮發(fā)速率的因子包括化合物在土壤中的蒸氣壓、化合物移動(dòng)到土表的速率、化合物因吸附而與土壤的相互作用、土壤中化合物的梯度濃度等。土壤特性如孔隙度、容重、水分含量、有機(jī)質(zhì)和黏土含量等，以及諸如氣溫、氣流及紊流等空氣條件都會(huì)對(duì)土壤污染物的揮發(fā)產(chǎn)生顯著影響。

污染物在土壤中的遷移及其對(duì)地下水的潛在污染作用，具有十分重要的意義。由于水的重力遷移作用，污染物在土壤中的遷移在總體上存在著向下的趨勢(shì)，同時(shí)地下水流向使污染物在總體上沿著水流方向移動(dòng)。在污染物傳質(zhì)過程中，污染物分子不斷與土壤顆粒接觸而被吸附，同時(shí)又有許多分子從吸附位點(diǎn)上解吸下來，這種可逆反應(yīng)過程伴隨著污染物在土壤中所有的遷移過程。污染物在土壤中的吸附、解吸動(dòng)態(tài)過程是決定其遷移速率的最主要因素。

3、有機(jī)污染物在土壤中的轉(zhuǎn)化與降解

有機(jī)污染物在土壤中的降解過程可分為生物降解和非生物降解兩種方式，非生物降解主要包括光化學(xué)降解和化學(xué)降解。光化學(xué)降解是指土壤表面接受太陽輻射能和紫外線等而引起有機(jī)污染物的分解作用，大多數(shù)農(nóng)藥都能發(fā)生光降解作用，如辛硫磷和氟樂靈等在土壤表層的降解?；瘜W(xué)降解以水解反應(yīng)和氧化反應(yīng)最為重要，如有機(jī)磷酸酯類和磺酰脲類農(nóng)藥等的降解作用。生物降解主要是土壤微生物的作用，即微生物降解，是指土壤中的微生物通過生物化學(xué)作用參與分解土壤的有機(jī)污染物，其降解機(jī)理包括脫氨作用、氧化還原作用、脫烷基作用、水解作用、環(huán)裂解作用等。對(duì)大多數(shù)有機(jī)污染物來說，生物降解是其環(huán)境降解過程的主要機(jī)理，即使尼龍、塑料和木質(zhì)素等大分子物質(zhì)，在適當(dāng)條件也可以被生物降解。

4、生物吸收與蓄積

(1)植物吸收與蓄積

關(guān)于植物吸收、生物蓄積及其影響因素，在2．4節(jié)已有詳述，在此僅就植物吸收和蓄積的普遍性做進(jìn)一步的說明，其余不再贅述。土壤中的許多污染物，尤其是可溶性的污染物，可以通過作物根系吸收進(jìn)入植物體內(nèi)，揮發(fā)性污染物還可以通過呼吸作用進(jìn)入植物體，即便是那些難溶于水、難揮發(fā)的污染物，在土壤、水和大氣中仍可能以痕量的水平存在，就有可能被植物吸收。由于植物在吸收營養(yǎng)物過程中并無絕對(duì)嚴(yán)格的選擇作用，因此植物對(duì)污染物的吸收是廣泛的。大量的研究已經(jīng)表明，陸地生態(tài)系統(tǒng)中主要的有機(jī)、無機(jī)污染物均可被作物吸收和蓄積。如DDT、阿特拉津、氯苯類、多氯聯(lián)苯類、氨基甲酸酯類、多環(huán)芳烴類及其他有機(jī)污染物可以被谷物、蔬菜、樹木、食用菌和牧草等植物體吸收與累積。

(2)動(dòng)物吸收與蓄積

污染物從接觸動(dòng)物體到最終被固定或排出，一般要經(jīng)過一系列吸收、分布和積累、轉(zhuǎn)化、固定或排泄等過程 。

原油形成以后，會(huì)向地殼表面遷移，然后在地殼表面自然滲出或是被截留在滲透性差的沉積巖縫隙中。這些自然滲出并進(jìn)入環(huán)境介質(zhì)(主要是水體)的原油，會(huì)在環(huán)境中存在的特異微生物和藻類的代謝作用下得到逐漸降解，從而保持了環(huán)境的生態(tài)平衡。然而，當(dāng)石油被大量開采、運(yùn)輸、加工和使用時(shí)，就不可避免地產(chǎn)生石油污染物并給環(huán)境及其生命系統(tǒng)帶來威脅。

石油污染物在環(huán)境中的遷移與一般的污染物質(zhì)有類似的轉(zhuǎn)移途徑。從污染源開始，污染物質(zhì)通過不同的途徑進(jìn)入到大氣環(huán)境、水環(huán)境(包括地表水和地下水)和土壤環(huán)境，然后再從大氣環(huán)境、水環(huán)境和土壤環(huán)境轉(zhuǎn)移到植物、動(dòng)物和人體，或者再通過食物鏈傳遞，最終對(duì)人的健康造成危害。進(jìn)入大氣環(huán)境的污染物質(zhì)主要是通過蒸發(fā)，進(jìn)入地表水環(huán)境則可通過徑流和滲漏等途徑，進(jìn)入地下水環(huán)境則主要是通過滲漏。當(dāng)污染源直接污染土壤時(shí)，土壤中的污染物則是經(jīng)過蒸發(fā)、滲漏、徑流后殘留在土壤環(huán)境中的。進(jìn)入環(huán)境中的石油污染物，可借助各種自然力而擴(kuò)大其污染的范圍。但不同的物質(zhì)在不同的過程中會(huì)有不同的表現(xiàn)。

原油進(jìn)入環(huán)境后，尤其是進(jìn)入水環(huán)境后，可以由于環(huán)境的自凈作用而得到降解，甚至完全消除。但是，如果石油污染物的排放量或強(qiáng)度超出了環(huán)境的自凈容量，生態(tài)平衡就會(huì)受到破壞，嚴(yán)重的環(huán)境污染則無可避免。有些生物種類對(duì)石油的污染具有一定的抵抗力。例如牡蠣、淺蝌、貽貝、斑點(diǎn)蟹等，能吸收大量石油在它們的鰓部和腸內(nèi)，對(duì)油污染有抵抗力。許多細(xì)小油珠可被它們吸收而從海面上消失。

石油有時(shí)也能造成土壤的嚴(yán)重污染。盡管土壤也具有一定的自凈能力，例如蒸發(fā)、溶解和生物吸收及降解等作用，但比較薄弱。大量碳原子數(shù)目多的烴類化合物因不能蒸發(fā)和溶解而聚集在土壤中，會(huì)影響土壤的通透性，破壞土壤環(huán)境，并對(duì)生命系統(tǒng)造成危害 。2100433B

重力歸算空間改正

空間改正是將海拔高程為h的重力點(diǎn)P上的重力值g歸算為大地水準(zhǔn)面上P₀點(diǎn)的重力值g₀(圖1)。歸算時(shí)不考慮地球表面和大地水準(zhǔn)面之間的質(zhì)量，只考慮高程h對(duì)重力的影響。設(shè)重力在沒有質(zhì)量的自由空間的垂直梯度為?g/?h，則把地面上的重力值g歸算為大地水準(zhǔn)面上P₀點(diǎn)的重力值g₀的空間改正為：

式中h以m為單位。

將地面點(diǎn)的重力觀測(cè)值g加上空間改正△_1g后，再與正常橢球面上的正常重力值γ，相減，得：

重力歸算布格改正

空間改正沒有顧及地面和大地水準(zhǔn)面之間的質(zhì)量對(duì)重力的影響。這一層間質(zhì)量對(duì)地面點(diǎn)P的重力影響的改正，稱為層間改正?，F(xiàn)在要把這一層間質(zhì)量去掉；沒有這一層質(zhì)量，地面點(diǎn)的重力值顯然要減小，故層間改正為負(fù)值。

現(xiàn)在推導(dǎo)地面點(diǎn)P的水平面與大地水準(zhǔn)面之間的質(zhì)量對(duì)P點(diǎn)的引力。因?yàn)檫h(yuǎn)離P點(diǎn)的地區(qū)對(duì)P點(diǎn)的引力影響不大，而在P點(diǎn)的鄰近，地球的曲率可不考慮。因此，可以假設(shè)這一質(zhì)量層不是球?qū)?，而是密度為δ的均質(zhì)圓柱層(圖2)。在此圓柱層中取一質(zhì)元dm，它對(duì)P點(diǎn)的引力在重力方向上的分量為：

地球表面上的重力值，可以近似地看成是一個(gè)半徑為R的均質(zhì)圓球的引力，即：

式中

取g=980 000mGal，R=6371km，

式中δ以g/cm³為單位，h以m為單位，Δ_2g以mGal為單位。δ通常采用2.67g/cm³，則層間改正為：

通常將層間改正和空間改正之和稱為布格改正，即：

重力歸算局部地形改正

在進(jìn)行布格改正時(shí)，認(rèn)為計(jì)算點(diǎn)P的周圍是平坦的，且物質(zhì)的密度相同。實(shí)際情況并非如此，特別是在丘陵區(qū)和山區(qū)。設(shè)P點(diǎn)周圍的地形分布如圖3所示，若視該點(diǎn)周圍地形是平坦的，只加層間改正，則質(zhì)量m1和m3對(duì)P點(diǎn)的引力就沒有去掉，而原來不存在的質(zhì)量m2和m4卻被認(rèn)為對(duì)P點(diǎn)有引力，并把它們扣除了。這樣就必然引起誤差。為此，必須先扣除質(zhì)量m1和m3的引力，并補(bǔ)上質(zhì)量m2和m4的引力，然后再加層間改正。這種去掉高出P點(diǎn)水平面的質(zhì)量和補(bǔ)上P點(diǎn)水平面之下缺少的質(zhì)量所應(yīng)加入的改正，稱為局部地形改正，以Δ_3g表示。由于高出P點(diǎn)水平面的質(zhì)量對(duì)P點(diǎn)的引力(例如F1)向上，它使P點(diǎn)的重力減小，而去掉這些質(zhì)量應(yīng)使P點(diǎn)的重力增大；P點(diǎn)水平面下沒有質(zhì)量的地方要填進(jìn)質(zhì)量，它對(duì)P的引力(例如F4)向下，使重力增大。所以不論周圍地形是高出P或低于P，局部地形改正總是正值。

如圖4，以計(jì)算點(diǎn)P為中心，以不同的半徑r_i作圓柱面，將周圍地形質(zhì)量劃分為圓環(huán)柱體。又過P作一些輻射線，將每個(gè)圓環(huán)柱體等分為n塊梯形柱體。第i個(gè)圓環(huán)第k個(gè)梯形柱體引起的局部地形改正為：

將局部地形改正與布格異常相加，即得“精化的”布格異常。局部地形改正在平坦地區(qū)可達(dá)0.1~1.0mGal，在高山地區(qū)則可達(dá)10~100mGal。

如果地面觀測(cè)的重力值g只加入空間改正和局部地形改正，再減去正常橢球面上相應(yīng)的正常重力值，則得出法耶異常 ：

重力歸算地殼均衡改正

現(xiàn)有三種地殼均衡模型，其中以普拉特-海福德模型比較簡單，適用于重力歸算。這一模型認(rèn)為，海面以下某一深度D處有一等壓面，稱為抵償面；若將地殼分割成許多截面相等的柱體(圖5)，各柱體的質(zhì)量是相等的。各柱體海面以上的部分，物質(zhì)密度是地殼平均密度δ；海面以下的部分，物質(zhì)密度小于δ，假設(shè)為

容易看出，對(duì)觀測(cè)重力值加入均衡改正，就是求出各個(gè)柱體的抵償密度為δ₀的質(zhì)量對(duì)計(jì)算點(diǎn)的引力；因此，只要在第i個(gè)圓環(huán)第k個(gè)梯形柱體引起的局部地形改正公式中將z的積分限從0到h_ik換為從h到h D，h為計(jì)算點(diǎn)P的高程。將地殼的平均密度δ換成抵償密度δ₀，則可直接得出大陸地區(qū)的均衡改正公式：

對(duì)于大陸來說，均衡改正是將海面以外的質(zhì)量移到海面至抵償面之間，使之成為均質(zhì)厚層，所以應(yīng)該在觀測(cè)重力值中加上它。對(duì)于海洋地區(qū)來說，均衡改正計(jì)算公式相同，僅抵償密度不同。

觀測(cè)重力值加入空間改正、局部地形改正、層間改正和均衡改正，再減去正常橢球面上相應(yīng)的正常重力值，即得均衡異常 ：

《原木歸楞(LY/T 1371-2002)》由中國標(biāo)準(zhǔn)出版社出版。

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