• 汞的迁移和转化



• 汞的迁移和转化简介

• （一）汞循环是重金属在生态系统中循环的典型，汞以元素状态在水体、土壤、大气和生物圈中迁移和转化。
• （二）汞迁移和转化的主要特点：
• （1）汞是生态系统中能完善循环的唯一重金属。汞排入水中后，通过食物链，将会在水中的鱼体内累积，受汞污染的水中的鱼体内甲基汞浓度可比水中高上万倍。
• （2）汞循环过程包括：颗粒物的迁移；干、湿物的沉降；火山挥发进入大气；入水沉积污泥中；在细菌作用下生成甲基汞；进入生物体；在生物体内累积。
• （3）生物甲基化：在微生物的作用下，金属汞和二价离子汞等无机汞会转化成甲基汞和二甲基汞，这种转化称为汞的生物甲基化作用。
• （4）甲基汞易被人体吸收，排出慢，而且毒性大。这是因为甲基汞易溶于脂类中；汞在体内不易分解，由于其分子结构中有碳-汞键不易切断；是高神经毒剂，多在脑部积累。

• 汞在环境中的迁移和转化

• 汞在水环境中的迁移转化
• 汞从污染源排入到天然水体，可立即与水体中的各种物质发生相互作用，这些物质包括溶解在水中的各种离子、分子和络合配位体，悬浮在水中的有机物与无机颗粒物，水滴沉积物以及水生生物。由于以上物质对汞表现出一定的亲和力，因而他们的相互做用决定了汞在水体中迁移转化的最终归属。
• 天然水体是由固相、水相、生物相组成的复杂体系。汞这些相中，具有多种存在形态。在水相中，汞以Hg2+、Hg(OH)m2-m、 CH3Hg+、CH3Hg(OH)、CH3HgCl、C6H5Hg+ 为主要形态。在固相中，以Hg+、Hg0、HgS、CH3Hg(SR)、（CH3Hg） 2S 为主要形态。在生物相中以Hg2+、CH3Hg+、CH3HgCH3为主要形态。它们随着水环境形态的变化而变化。
• 在天然水体中，不同形态的汞具有各自的化学反应特征，它们影响着汞的化学行为，决定着汞的迁移过程，其过程包括以下几方面。
• 1. 水中汞的气态迁移
• 汞在水中的气态迁移涉及到汞的气化作用，以及二甲基化作用，此时汞转变为挥发态的汞进如大气。
• 当天然水体中含氧量减少时，水体氧化还原电位可降至50~200毫伏，由于Hg2+/Hg0的氧化-还原电位Eh=860毫伏，因而汞易被水中有机质、微生物或其它还原剂还原为Hg，即以汞的气态由水体逸散到大气中。
• 当天然水体中含汞量稍高，pH≥7时，水中汞可在厌气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气中，有些学者认为，溶解在水中的汞约有1~10%呈挥发态转入大气中。
• 2. 水中汞的络合态迁移
• 天然水体中除了溶解态离子汞外，还存在着络合态汞，天然水体中常见的无机态配位体Cl-、OH-对汞有络合作用，络合物的形成成为汞能随水流动的主要因素之一。
• 天然水体中还存在有或多或少的有机物，它们包含的胺基、羧基等官能团都能与汞结合，形成稳定的有机络合物。水体中的悬浮物和地质对汞也有强烈的吸附作用，水中的悬浮物能大量摄取溶解性汞，从而束缚了汞的自由活动能力，当地质因素或者环境化学因素改变而导致悬浮物沉积时，则汞也随之沉淀下来。同时地质沉积物中的化学物质也同样吸附水中的Hg2+，若Hg2+被沉积物吸附固定，水中汞也向沉积物中转移。因此，在直接受汞污染的水体中，即使底质汞已达到几百甚至几千ppm的含量，但水相的含汞量仍然很低，仅有几个ppb甚至更少。
• 3. 汞的生物态迁移
• 水体中汞的生物态迁移的量是有限的，但由于在微生物的参与下，沉积在水中的无机汞能转变成剧毒的甲基汞，并且沉积物中生物合成的甲基汞能连续不断的释放到水体中。由于甲基汞具有很强的亲脂力，因为水中低量的甲基汞能被水生生物吸收，通过生物的放大作用威胁人类的健康与安全。因此，汞的生物态迁移过程，实际上主要是甲基汞的迁移与累计过程，这与无机汞在气、水中的迁移完全不同，它是一种危害人体健康与人类安全的生物地球化学流迁移。
• 气态汞的传播
• 气态汞可以传播到全球各地，依附于颗粒的汞往往沉降在污染源附近。
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• 汞在土壤环境中的迁移
• 汞在自然界的含量很少，岩石圈中汞的含量约为0.1 mg/Kg。土壤中汞的含量为0.01~0.3 mg/Kg，平均为0.03 mg/Kg。由于土壤的粘土矿物和有机质对汞的强烈吸附作用，汞进入土壤后，95%以上能被土壤迅速吸附或固定，因此汞容易在土壤表层积累。
• 土壤中的粘土矿物带有负电荷，可以吸收以阳离子形态存在的汞，而以阴离子形态存在的汞也能被粘土矿物吸附。不同的粘土矿物对汞的吸附能力存在着差异，并且受PH等因素的影响。研究认为粘土矿物对汞的吸附能力为：伊利石＞蒙脱石＞高岭土＞粉砂＞中砂＞粗砂。
• 腐殖质固定汞的能力比粘土矿物要大的多。腐殖质是一些含有方向结构的化合物，通过含酚羟基、羧基、羟基醌、烯醇基、磺酸基、氨基、醌基、甲氧基等反应基团的作用，汞被腐殖质螯合或吸附，一般来说，土壤腐殖质含量越高，土壤吸附汞的能力越强。
• 植物对汞的吸收主要是通过根来完成的。很多情况下，汞化合物在土壤中先转化为金属汞或者甲基汞后才能被植物吸收。植物吸收和积累汞与汞的形态有关，其顺序为：氧化甲基汞＞氧化乙基汞＞醋酸苯汞＞氧化汞＞硫化汞。从这个顺序可以看出，挥发性高、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＞茎、叶＞种子。这种趋势是由于汞被植物吸收后，常与根上的蛋白质反应沉积于根上，阻碍了向地上部分的运输。