有毒物质的污染

　　有毒物质是指对自然生态系统和人类健康有毒害作用的物质，排放到生态环境之中而引起危害．这些物质主要是工业三废(废水、废气、废渣)、农药化肥和放射性物质等．

　　人类每年向环境排放大约几千至上万吨汞，大部分进入海洋，工业废渣中还有如锌、铜、铅和镉重金属等，而废水中更有氰化物、氟化物和酚等有毒物质．水俣湾事件是有名的海洋污染事件．1953～1968年日本熊县水俣湾遭到含汞污水的污染，原来一家日本的工厂把含汞废水、废渣排入水俣湾，汞进入鱼虾体内，猫鸟等动物和人因吃鱼虾而引起甲基汞的慢性中毒，因而得病．病人手脚麻木、听觉失灵、运动失调、严重时呈疯癫状态甚至死亡，人称水俣病．

　　人们为防治病虫害和消灭杂草，在农业生产上广泛应用杀虫剂(如DDT、六六六等)和除草剂，同时又大量使用化肥来提高土壤肥力，这在一定条件下能达到目的，但从长远利益看，却给人类自身带来危害．污染物进入环境后，不是静止不变的，而是随着生态系统的物质循环，在复杂的生态系统中不断地迁移、积累和富集．杀虫剂DDT就是其中一个实例．

　　DDT是有机氯类农药，其特点是化学性能较稳定，易溶于脂肪，难分解而残留性强，我国在1983年起已禁用．由于DDT的化学物质与脂肪相类似，因而很容易积累于生物体内，特别是水域，通过食物链而逐级浓缩，因分解缓慢，常可积累到毒害的程度．如有的国家牛肉中DDT的残留量达0.88×，有的国家人体脂肪细胞中DDT的含量达到30.2×．这些DDT就是通过生态系统的物质循环而进行全球性扩散并沿着不同的途径进入动物和人体的．

　　污染物进入环境后，还有一个积累和富集的过程．有机氯农药在水中的溶解度虽然很低，但通过食物链可以成千上万倍地在生物体内浓集起来．如美国旧金山北部休养圣地明湖，由于使用DDT，使湖中的鱼类和鸟类大量死亡．经分析证明，湖中浮游生物体内含DDT是湖水的265倍，小鱼脂肪中含DDT是湖水的500倍，食肉鱼的脂肪中含DDT是湖水的8.5万倍，这就是DDT沿“浮游植物→浮游动物→小鱼→食肉鱼(或水鸟)”的食物链逐级积累的结果，在生态学上这种现象叫生物富集作用．

　　1999年上半年，在比利时一些养鸡场，突然出现母鸡不生蛋、肉鸡生长异常等现象．4月下旬，该国农业部长经调查研究发现，某大型饲料公司生产的饲料中，竟含有高浓度的致癌物质——二噁(dioxin)．由于使用受了污染的饲料，结果发现鸡脂肪中二噁的含量超过允许量的140倍，随后又在一些猪肉和牛肉中发现了二噁．比利时“二噁污染鸡”事件在世界掀起轩然大波，可能受到污染的食品包括鸡、鸡蛋、牛肉、猪肉、牛奶及数以百计的衍生产品，成为继疯牛病危机之后欧洲最大的一起食品污染案，其范围之广、影响之大，与前者相比有过之而无不及．

DDT、二噁等污染物的污染及对生物的毒害作用，涉及到生态学、化学等多学科知识，因而是高考跨学科考试中的热点，特别是理科综合能力测试中的热点．下面结合实际问题来分析一下这类问题的考法与解法．

　　瑞士化学家米勒因合成DDT于1948年获得诺贝尔医学奖．DDT可杀灭各种蚊子和传播各种传染病的虱子．联合国世界卫生组织曾评价说：“单独从预防疟疾病来看，DDT可能拯救了50000万生命”．但DDT是一种难降解的有毒化合物，进入人体可引起慢性中毒．我国已于1983年停止生产和使用．已知在许多化合物中硫可以取代氧，取代后的物质仍跟原化合物有相似的性质．

　　下面是杀虫剂“DDT”和“1605”的结构简式：

据此回答下列问题：

1．杀虫剂1605本身对人畜毒性远强于DDT，但DDT已被禁用，而1605尚未禁用，这是因为________．

2．按照传播途径来分类，疟疾属于________传染病．

3．在过去，施用农药DDT的地区，虽然占陆地面积的一小部分，可是远离施药地区的南极，动物体内也发现了DDT，这种现象说明了

[　　]

A．DDT是挥发性物质

B．考察队将DDT带到了南极

C．DDT已加入全球性的生物地化循环

D．南极动物也偶尔到施用农药的地区寻食

4．下表是甲乙丙丁四个种群在一个达到生态平衡的环境中所含有的总能量和残留农药DDT的平均浓度．

请分析说明：

①在生态系统中的成分中属于次级消费者的是________．

②从表中可以看出，生物体内DDT的浓度的积累是通过________这条途径来实现的．

③人们在使用DDT的初期，杀虫效果十分明显，但随着使用时间的推移抗药性个体越来越多，这说明DDT的使用对害虫起到了________作用，抗药性的增强是通过害虫与杀虫剂之间的________来实现的．

FeCI₃中的Fe³⁺和土豆浸出液都能催化H₂O₂分解成水和氧。Fe³⁺、PH、温度等都会影响H₂O₂的分解。下表是用FeCI₃、土豆浸出液和人的新鲜唾液等为材料，依序进行的实验及实验结果。请分析回答（10分）：

试管序号	反应物	加入物质	反应条件	实验现象
1	过氧化氢	氯化铁	室温	少量气泡
2	过氧化氢	土豆浸出液	室温	大量气泡
3	过氧化氢	人的新鲜唾液	室温	没有气泡

（1）在1和2的实验中自变量是       ，因变量是       ，无关变量是      。

（2）实验1和2可以证明酶具有　　　　　　　　。

（3）实验都是在室温条件下进行，这是在控制      变量

（4）实验2和3可以证明酶具有　　　　　　　。

（5）能证明酶在细胞外也具有催化作用的实验是　　　　　　　　　　　　。

（6）某同学发现实验2持续一段时间后，就不再产生气泡了，他认为出现这种现象的可能有两点，请你分析这两点原因是什么？ 

①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；

②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（7）要探究唾液中酶的化学本质，必须选用           试剂。

 

FeCI₃中的Fe³⁺和土豆浸出液都能催化H₂O₂分解成水和氧。Fe³⁺、PH、温度等都会影响H₂O₂的分解。下表是用FeCI₃、土豆浸出液和人的新鲜唾液等为材料，依序进行的实验及实验结果。请分析回答（10分）：

试管序号	反应物	加入物质	反应条件	实验现象
1	过氧化氢	氯化铁	室温	少量气泡
2	过氧化氢	土豆浸出液	室温	大量气泡
3	过氧化氢	人的新鲜唾液	室温	没有气泡

（1）在1和2的实验中自变量是      ，因变量是      ，无关变量是     。
（2）实验1和2可以证明酶具有　　　　　　　　。
（3）实验都是在室温条件下进行，这是在控制     变量
（4）实验2和3可以证明酶具有　　　　　　　。
（5）能证明酶在细胞外也具有催化作用的实验是　　　　　　　　　　　　。
（6）某同学发现实验2持续一段时间后，就不再产生气泡了，他认为出现这种现象的可能有两点，请你分析这两点原因是什么？ 
①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（7）要探究唾液中酶的化学本质，必须选用          试剂。

　　每年6月5日定为“世界环境日”，从1972年开始，每年均由联合国环境规划署确定一个主题，开展“世界环境日”活动。其中关于水的主题：1976年是“水！生命的重要源泉”，1981年是“保护地下水和人类食物链，防止有毒化学品的污染”，可见水的重要性。

　　水污染有两类：一类是自然因素造成的，如地下水流动把地层中某些矿物溶解，使某些地区水体盐分、微量元素浓度偏高或因植物腐烂中产生的毒物而影响了当地的水质。另一类是人为因素造成的，主要工业排放的废水。此外，还包括生活污染水、农田排水、降雨淋洗大气中的污染物以及堆积在地上的垃圾经降雨淋洗流入水体的污染物。

　　水体污染物种类繁多，按照所造成的环境污染情况大体有以下几种类型：

　　①水体的富营养化及危害。

　　某些工业废水、施用磷肥和氮肥的农田及生活污水（有含磷增净剂的洗涤剂）中，都含有氮和磷，它们并非有害元素，而是植物营养元素，引起藻类及浮游生物的迅速繁殖。导致水中氧气大量减少而使水生生物因缺氧而大量死亡、腐败，致使水质恶劣化。

　　②需氧物质污染及危害。

　　生活污水、食品加工和造纸工业废水，含有糖、蛋白质、油脂、木质素等有机物；在石油的开采、储运、炼制及使用过程中，由于原油和各种石油制品进入环境。这些物质悬浮或溶解于污水中，经微生物的化学作用而分解，在分解过程中需要消耗氧气，因而被称为需氧污染物。这类污染物造成厌氧分解，产生恶臭（生成硫化氢、氨和硫醇等有难闻气味），使水质进一步恶化。

　　③酸、碱、盐等无机物污染及危害。

　　④重金属污染及危害。

　　污染水体的重金属有汞、镉、铅、铬、钒、钴、钡等。其中以汞的毒性最大，镉、铅、铬也有较大危害。

　　重金属在工厂、矿山生产过程中随废水排出，进入水体后不能被微生物降解。经食物链富集，能逐级在较高级生物体内千百倍地增加含量，最终进入人体。1955年～1972年日本富士山县神能川蜮，日本三人金属矿业公司锌铅冶炼厂排放含镉废水，污染神通川。两岸居民和矿工出现怪病，患者腰、膝关节疼痛，随后遍及全身，最后骨骼萎缩，饮水不进，在衰弱中疼痛而死亡。

　　

请根据上述材料，回答下列问题：

（1）氮和磷等是生物体内的必须元素，而池塘中氮、磷含量过高，反而会引起富营养化而导致大量水生生物的死亡，请分析说明原因。

（2）水中的动植物尸体在微生物的分解下能产生出硫化氢、氨等难闻的气体，问这些物质主要来源于何种有机物。

（3）工业上为了处理含离子的酸水，采用以下处理方法：

①往工业废水中加入适量的食盐。

②以铁作为阳极进行电解。

③鼓入空气。

经一段时间后，使废水中含铬量降到可排放的标准。

请用已学过的化学知识解释处理含的工业废水的原因。

注：开始沉淀的pH值为2.7，沉淀完全的pH值为3.7。开始沉淀的pH值为7.6，沉淀完全的pH值为9.6，并且呈絮状，不易从溶液中除去。

（4）测定污水中的含量，可以用作为还原剂，采用适当的指示剂，对污水进行滴淀，若量取10.00mL污水，用0.0100mol/L的滴定，其共用去溶液12.00mol。已知在酸性溶液中作氧化剂时，被还原成。

①写出与存在下反应的化学方程式。

②计算污水中的物质的量浓度。

近年来，工业和城市迅速发展，大量的工业废水、生活污水以及垃圾、粉尘等物质不断地进入水体，水质受到污染的情况日益严重，如何避免污染，治理污染水已引起世界各国的高度重视。进入水体的无机有毒物主要是铜、镉、铬、砷、汞等重金属。有毒金属在自然界一般不易消失，通过食物链富集。由于农药DDT的使用，科学家们甚至在无人居住的南极企鹅体内发现了汞和五氢苯酚等杀虫剂的残留物。

　　

请根据上述材料回答下列问题：

（1）南极大陆没有人类的生产活动，企鹅体内为何会有农药DDT的残留物？

（2）下面是甲、乙、丙、丁4个种群，在一个达到生态平衡的环境中所含有的总能量和残留农药DDT的平均浓度。

①这4个种群属于生产者的是________。

②写出这4个种群的能量流动的渠道________。

③在能量流动的渠道中________越高，生物体内的DDT浓度也越高。

（3）某些工业废水（如造纸、皮革、食品、石油等）不经处理大量排入水体后，会使水中溶解氧缺乏，为什么？

（4）你估计一个湖泊中的氧浓度在什么时候和什么样的水质中最低

[　　]

A．白天、未污染

B．黑夜、未污染

C．白天、污染

D．黑夜、污染

（5）植物营养物大量进入水体，导致水体富营养化。太湖是江苏省最大的淡水湖，近年来由于藻类生物疯狂繁殖，水质受到了严重的污染，破坏了生态平衡，影响了人民健康。如果需要在短时间内，大量减少藻类植物，采取下面哪一措施最有效

[　　]

A．大量引入肉食性鱼类

B．大量引入吃鱼的浮游动物

C．完全除去吃浮游动物的鱼

D．完全除去肉食性鱼类

（6）造成水体富营化的主要因素是磷的大量进入。某洗衣店中的含磷酸盐废水经澄清池沉淀后排入附近湖泊，该废水带入水域中的磷酸盐是引起藻类生长的主要因素。

藻类生物的化学式为，藻类生物与完全作用，可以生成、、。

①完成这一氧化还原反应方程式：

②由于洗涤剂排入，导致水体富营养化，造成藻类（）大量繁殖，从而消耗大量，设每天排入含30%（质量）三磷酸五纳的洗涤剂100kg，湖的面积为，平均水深20m，湖水里的深度为9.1mg/，多少天后湖里的溶解氧将被耗尽？

（7）某化工厂含有大量化学毒剂的污染水排入池塘中，造成池塘中的植物迅速死亡，试分析：

①对该生物生态系统中处于第二营养级的生物有什么影响？

②在下图坐标中，用三条曲线表示处于不同营养级的生物在数量上的变化趋势，并注明各曲线名称。（生物数量值可任取）

③在以下坐标中，用一曲线表示分解者短期内数量上的变化趋势。