污染物的形态

环境中污染物的外部形状、化学组成和内部结构的表现形式

污染物的形态是由环境中污染物的外部形状，化学组成和内部结构的表现形式。污染物的形态随环境条件的变化而转化。

组成形态

有机结合态是由生物吸收积累起来的污染物，如农产品中的残留农药，鱼类富集的汞等，可以直接或间接地对人和生物产生毒作用。在环境中还有许多金属元素与有机质结合形成有机结合态，如甲基汞与腐植酸结合的盐类等。这种结合常常使金属元素的迁移性能和毒害程度发生变化。

难溶态是以硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、硫化物、氧化物等形态存在的难溶物质，广泛地分布于岩石、土壤、河湖底泥和各种固体废弃物（特别是废渣）中，性质稳定，其中的有害物质经过风化和生物分解而释出。

基本分类

化学组成

环境污染物的形态可以按化学组成和结构、物理性状和结构、外形和功能等分类。

按污染物的化学组成和内部结构可以分为单质和化合态两类。

单质是同种元素组成的物质，包括金属、非金属及其同素异构体，如汞(液态汞和气态汞)、铅、氯，以及具有多种同素异构体的硫（无定形硫、正交硫、单斜硫）、磷（白磷、红磷、紫磷、黑磷）等。环境中有机污染物的种类繁多，其环境化学行为至今还知之甚少。一些全球性污染物如多环芳烃、有机氯等，一直受到各国学者的高度重视。特别是一些有毒、难降解的有机物，通过迁移、转化、富集或食物链循环，危及水生生物及人体健康。这些有机物往往含量低，毒性大，异构体多，毒性大小差别悬殊。

化合态是由两种或两种以上的元素组成的物质形态，可以分为有机化合态和无机化合态两类。有机化合态的污染物的种类繁多，常见的有农药(如有机氯、有机磷)、苯、苯酚、苯胺、联苯胺、多氯联苯、多环芳烃、霉菌毒素（如黄曲霉毒素）、有机汞（如甲基汞、苯基汞）等。无机化合态常见的有强碱、强酸、盐类（如铬酸盐、硫酸镉）、硫化物、氮化物、氯化物、氟化物、氰化物和金属元素的氧化物等。

物理性状

按污染物的物理性状和结构可以分为固体、流体(气体和液体)、射线等形态。固体可分为晶体和无定形两种。晶体是具有一定外形和体积的固体物质，如氰酸盐、铬酸盐、氯化高汞。无定形固体物质没有一定的外形，实际上是无数微小晶体聚集而成的固体物质，如硫、二氧化铅、五氧化二钒。流体有液体和气体两种。在环境中的液体污染物种类很多，如汞和各种有机试剂。常见的有害气体有氮、硫的氧化物；氟化氢、硫化氢、氰化氢；以及液体和固体污染物通过蒸发和升华形成的蒸汽（如汞蒸汽、四乙基铅蒸汽、苯蒸汽）。射线是一种特殊物质和能量的存在形态，如放射性物质在衰变过程中产生的α、β、γ射线。一种放射性物质可以同时产生多种放射线，如钍的衰变系列中有6个α辐射体，4个β辐射体和3个γ辐射体。此外，射线还有X射线、紫外线、热辐射、微波辐射、电磁辐射等。

外形构成

　按污染物的外形和功能特点可分为离子态、代换态、胶体、有机结合态和难溶态等。

许多种污染物可溶于水形成离子态，（如阳离子Hg2+、Cd2+、Pb2+等）、阴离子（F-、CN-、S2-等）、络合阴离子(Cr2O崼、CrO厈、CdCl婣)等。离子态的物质有活性大、毒性强、易于迁移的特点。

代换态是水体或土壤溶液中存在的离子或分子态的物质，在物理化学的作用下产生的各种同价离子代换的表现形式。这种代换受质量法则制约，并与离子化合价和离子半径有关，如浓度高的离子可以将浓度低的离子代换出来。水中的有机质、粘土微粒、腐植酸类化合物、无定形碳等均对各种离子有较强的吸附能力，可起净化环境的作用。但以离子态、代换态存在的污染物，广泛地分布于水体和土壤中，对人及其他生物可以产生重大的毒性效应。

分布范围

20世纪60年代美国学者曾把水中污染物大体划分为八类：

①耗氧污染物(一些能够较快被微生物降解成为二氧化碳和水的有机物)；

②致病污染物(一些可使人类和动物患病的病原微生物与细菌)；

③合成有机物；

④植物营养物；

⑤无机物及矿物质；

⑥由土壤、岩石等冲刷下来的沉积物；

⑦放射性物质；

⑧热污染。

研究意义

环境污染物形态的研究是环境质量评价的基础工作之一。在环境监测工作中，测定污染物化学成分的同时，应分析其存在形态,这样才能确切地评价环境的质量,采取有效的防治措施。因为同种污染物的不同形态具有不同的生物毒性效应和不同的迁移、转化、富集的规律，只有充分认识它们之间的内在联系和运动规律，才能有意识地控制污染物的形态向着低毒、无毒的方向发展，防止污染扩散，减少危害。

污染毒性

这些污染物进入水体后通常以可溶态或悬浮态存在，其在水体中的迁移转化及生物可利用性均直接与污染物存在形态相关。例如，水俣病就是食用了含有甲基汞的鱼所致。重金属对鱼类和其他水生生物的毒性，不是与溶液中重金属总浓度相关，主要取决于游离(水合)的金属离子，对镉则主要取决于游离Cd2+浓度，对铜则取决于游离Cu2+及其氢氧化物。而大部分稳定配合物及其与胶体颗粒结合的形态则是低毒的，不过脂溶性金属配合物是例外，因为它们能迅速透过生物膜，并对细胞产生很大的破坏作用。

近年来的研究表明，通过各种途径进入水体中的金属，绝大部分将迅速转入沉积物或悬浮物内，因此许多研究者都把沉积物作为金属污染水体的研究对象。目前已基本明确了水体固相中金属结合形态通过吸附、沉淀、共沉淀等的化学转化过程及某些生物、物理因素的影响。由于金属污染源依然存在，水体中金属形态多变，转化过程及其生态效应复杂，因此金属形态及其转化过程的生物可利用性研究仍是环境化学的一个研究热点。

常见种类

胶体

胶体是一种常见的复杂分散体系，可分为气溶胶、水溶胶和固溶胶(体)等。气溶胶有飘尘、烟气和雾等形态。烟气和雾混合形成的烟雾，以及各种腐烂物质、臭味物质散发的恶臭味气体也属此类。

水溶胶是以污染物作为分散相，而以水作为分散介质所构成的分散系统，有泡沫、乳状液、悬浮体和胶体溶液四种形态。泡沫是一种气液混合态，一般泡沫存在时间不长，但在含有表面活性剂（如碱类化合物和洗涤剂等）的水溶液中形成的泡沫可以保持较长时间。泡沫可以吸附悬浮体和各种离子，并影响污染物的迁移。乳状液是由两种互不混溶的液体构成的液相分散体系，如苯、醚、矿物油等与水充分混合，即形成乳状液。固体污染物分散(而不是溶解)在水中构成的分散体系，其中较粗的分散相即悬浮体。而高度分散状态，以至呈分子分散状态者称为胶体溶液，如二氯化锡水解形成难溶的锡酸是一种典型的乳白色胶体溶液。在天然水中铁、铝、锰的氢氧化物、粘土微粒、有机质（如腐植酸）是胶体的主要成分。它们可以有效地吸附水中以离子态、分子态存在的有害物质。固溶胶（体）是以固体为分散介质而以气体、液体或另一种以至多种固体物质为分散相构成的体系，如汞齐和各种合金均为固溶胶（体），其中可以包含多种有害物质，如不锈钢含有锰、铬、镍、钒等。固溶胶（体）被溶蚀而释放出有害物质，对人和生物能产生毒作用。

农药

水中常见的农药主要为有机氯和有机磷农药，此外还有氨基甲酸酯类农药。它们通过喷施农药、地表径流及农药工厂的废水排入水体中。

有毒成分

多氯联苯(PCBs)

多氯联苯是联苯氯化而成。氯原子在联苯的不同位置取代1—10个氢原子，可以合成210种化合物，通常获得的为混合物。化学稳定性和热稳定性较好，被广泛用于作为变压器和电容器的冷却剂、绝缘材料、耐腐蚀的涂料等。极难溶于水，不易分解，但易溶于有机溶剂和脂肪，具有高的辛醇—水分配系数，能强烈的分配到沉积物有机质和生物脂肪中，因此，即使它在水中浓度很低时，在水生生物体内和沉积物中的浓度仍然可以很高。由于PCBs在环境中的持久性及对人体健康的危害，1973年以后，各国陆续开始减少或停止生产。

卤代脂肪烃

大多数卤代脂肪烃可挥发至大气，并进行光解。在地表水中能进行生物或化学降解，但与挥发速率相比，其降解速率是很慢的。卤代脂肪烃类化合物在水中的溶解度高，因而其辛醇—水分配系数低，在沉积物有机质或生物脂肪层中的分配的趋势较弱，大多通过测定其在水中的含量来确定分配系数。此外，六氯环戊二烯和六氯丁二烯，在底泥中是长效剂，能被生物积累，而二氯溴甲烷、氯二溴甲烷和三溴甲烷等化合物在水环境中的最终归宿，目前还不清楚。

单环芳香族化合物

多数单环芳香族化合物与卤代脂肪烃一样，在地表水中主要是挥发，然后是光解。它们在沉积物有机质或生物脂肪层中的分配趋势较弱。在优先污染物中已发现六种化合物，即氯苯、1,2-二氯苯、1,3-二氯苯、1,4—二氯苯、1,2,4—三氯苯和六氯苯，可被生物积累。总的来说，单环芳香族化合物在地表水中不是持久性污染物，其生物降解和化学降解速率均比挥发速率低(个别除外)，因此，对这类化合物吸附和生物富集均不是重要的迁移转化过程。

苯酚类

具有高的水溶性、低辛醇—水分配系数等性质，大多数酚主要残留在水中。然而，苯酚分子氯代程度增高时，则其化合物溶解度下降，辛醇—水分配系数增加，例如五氯苯酚等就易被生物累积。酚类化合物的主要迁移、转化过程是生物降解和光解，在自然沉积物中的吸附及生物富集作用通常很小(高氯代酚除外)。

多环芳烃类(PAHs)

在水中溶解度很小，辛醇—水分配系数高，是地表水中滞留性污染物，主要累积在沉积物、生物体内和溶解的有机质中。已有证据表明多环芳烃化合物可以发生光解反应，其最终归趋可能是吸附到沉积物中，然后进行缓慢的生物降解。多环芳烃的挥发过程与水解过程均不是重要的迁移转化过程，显然，沉积物是多环芳烃的蓄积库，在地表水体中其浓度通常较低。

危害事例

我国民间传说，砷是一种兴奋剂和强壮剂，饮用微量砷能够强筋健骨（五氧化二砷，砒霜），使妇女皮肤光洁白嫩，目前市场上就有利用含砷量很高的淤泥进行敷面美容的做法，一些生发剂中含有砷，是否由依据，目前没有充分的科学证据。但是来自科学的证据：砷是一种非金属元素，有毒，经常把As、Hg、Cr、Cd、Pb并称为“五大毒素”，长期接触，会患病，甚至死亡。拿破仑之死，人们曾怀疑是砷造成的。

1821年5月，拿破仑在圣赫勒拿岛上死去，侍从们将其头发剪下交与其家人，化验发现含有很多砷，于是关于拿破仑被毒死的说法传播开来。20世纪80年代，有研究者证明拿破仑头发中的砷来自糊墙纸，囚禁拿破仑的小屋墙纸，使用了含有砷的原料，干燥的环境中，这种颜料不产生毒性，但是墙纸长期受潮发霉，毒菌就会使稳定的砷的无机化合物变成三甲基砷，这种三甲基砷有剧毒，即使拿破仑未接触多墙纸，毒物也会由空气进入人体，并逐渐累积，造成中毒。

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