持久性有機污染物

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持久性有機污染物(Persistent Organic Pollutants,POPs)

目錄

什麼是持久性有機污染物[1]

  持久性有機污染物是指具有毒性、生物蓄積性和半揮發性,在環境中持久存在,且能夠在環境中長距離遷移的一類化學物質。它會對人類健康和環境造成嚴重危害,並且這些危害會在數代人體內延續,因此對人類生存繁衍和可持續發展構成了重大威脅。

持久性有機污染物的種類[2]

  據2004年5月17 13生效的POPs公約顯示,首批要消除的3類12種持久性有機污染物為:

  第一類:有機氯殺蟲劑8種——狄氏劑(dieldrin)、異狄氏劑(endrin)、滴滴涕(DDT)、七氯(heptachlor)、艾氏劑(aldrin)、毒殺芬(camphechlor)、氯丹(ehlordane)、滅蟻靈(mirex);

  第二類:有機氯代芳香烴化合物(工業產品)2種——六氯苯(hexachlorobenzene)、多氯聯苯(PCBs);

  第三類:氯代化合物(生產過程副產品)2種—— 氯代聯苯二嗯英(PCDDs)和氯代聯苯呋喃(PCDFs) 。

  此外,由於POPs清單的種類是開放性的,根據其規定的篩選程式和標準劃分,其種類數量將會將會不斷擴充。

持久性有機污染物的特點[3]

  POPs通過生物的食物鏈(網)累積、並對人類健康造成有害影響的有機化學物質。它具備四種特性:長期殘留、生物積累性、半揮發性、高毒性。而位於生物鏈最頂端的人類.則把這些毒性放大到了7萬倍左右。

  1.長期殘留性

  POPs物質具有抗光解性、化學分解、生物降解性。例如.二惡英系列的物質其在氣相中的半衰期為8~400天,水相中為166天~219天.在土壤和沉積物中約17年~273年。

  2.生物積累性

  POPs具有高親油性和高憎水性,其能夠在活的生物體的脂肪組織中進行生物積累,可通過食物鏈危害人類的健康。

  3.半揮發性

  POPs可以通過風和水流傳播很遠的距離。POPs物質一般是半揮發性物質.在室溫下就可以揮發進入大氣層。因此,它們可以從水體或土壤中以蒸氣形式進入大氣環境或者附在大氣中的顆粒物上,由於具持久性.所以他們能在大氣環境中遠距離遷移而不會全部被降解,但半揮發性的特性又使得它們不會永久停留在大氣層中,它們可以在一定條件下又沉降下來.然後又在某些條件下進行揮發。這樣的揮發和沉降重覆多次就能夠導致POPs分散到地球上各個地方。因為.這種性質POPs容易從比較暖和的地方遷移到比較寒冷的地方,如北極圈這種遠離污染源的地方都發現了POPs污染。

  4.高毒性

  POPs物質在低濃度時會對生物體造成傷害。例如,二惡英類物質中最毒的毒性相當於氰化鉀的1000倍以上.號稱世界上最毒的化合物之一,每人每日能容忍的二惡英攝入量為每公斤體重1pg,二惡英中的2,3,7,8-TCDD只需幾十皮克就足以使豚鼠斃命,連續數天施以每公斤體重若幹皮克的喂量能使孕猴流產 POPs物質還具有生物放大效應的特征,POPs也可以通過生物鏈逐漸積聚成高濃度。從而造成更大的危害。

持久性有機污染物的來源[4]

  1.農業生產中農藥的使用

  作為農業大國,在我國的上個世紀六十至八十年代,環境污染問題尚未得到足夠的重視,出於農業生產的需要大量的生產及使用農藥,很多都是含有機氯且在後來的《斯德哥爾摩公約》中都被列入持久性有機污染物的範圍,包括作為殺蟲劑使用的滴滴涕、氯丹、六氯苯、氯丹和毒殺芬這五種產品。在目前的農業生產中,部分地區還會少量使用這幾類殺蟲劑。這些有機污染物質可以長久的殘留在土壤中,不僅對自然環境造成巨大的威脅,同時隨著農作物的生長而積累在作物果實或秸稈中,最終通過食物鏈的富集而流向人體。

  2.工業生產中的污染

  多氯聯苯(氯化聯苯;PCBs)是持久性有機污染物中的一個大類,它是一組由人工合成,具有多種異構體的有機物質,由於其化學性質較為穩定,而且具有介電的特性,可用為熱載體、潤滑油、潤滑劑及增塑劑等,因此在工業生產中得到了廣泛的應用,如封閉的使用在變壓器電容器中,半封閉使用在導熱油及穩壓器等。在涉及到PCBs的生產或產生的工廠中,常會因為封存管理不到位或封存時間太長,造成部分電容器腐蝕泄露,從而對存放處的土地及水產生嚴重污染。多氯聯苯是致癌物質,進人人體後常累積於脂肪組織,影響人體生殖、神經和免疫系統。

  3.無意識的排放

  無意識排放的持久性有機污染物主要指的是二惡英類。在包括做飯在內的所有焚燒、造紙及含氯工業中都有二惡英的排放,如城市中的垃圾焚燒、農業生產中部分地區直接焚燒秸稈,火葬過程,造紙、水泥生產、氯鹼和鋼鐵的製造過程。二惡英雖然在排放地產生,但卻可以隨著空氣的流動造成大範圍的污染。

持久性有機污染物的危害[5]

  POPs在水體中的半衰期大多在幾十天至2O年,個別長達100年;在土壤中的半衰期大多在1~l2年,個別長達600年;而它們的生物富集因數(BCF)高達4000~70000之間。上述性質決定了POPs對人體健康和生態環境具有極大的危害。

  1.對免疫系統的危害

  POPs會抑制免疫系統的正常反應,影響巨噬細胞活性、降低生物體的病毒抵抗能力。在北京進行的一項針對POPs的調查發現,在北京採集的孕婦的乳汁里,300多位孕婦中有90%檢出PCBs等POPs,有1O%的人處於比較危險的水平。

  2.對內分泌系統的危害

  多種POPs被證實為潛在的內分泌干擾物質,它們與雌激素受體有較強的結合能力,會影響到受體的活動進而改變基因組成。有機氯殺蟲劑是雌性激素的作用,可以干擾人體內分泌系統的功能,屬於環境激素。如PCBs在體內試驗中表現出一定的雌激素活性,有研究發現,患乳腺癌的女性與患良性乳腺腫瘤的女性相比,其乳腺組織中的PCBs水平較高。

  3.對生殖和發育的危害

  生物體內脂肪組織富集的POPs可通過胎盤和哺乳影響胚胎的發育,導致畸形、死胎、發育遲緩等現象發生。暴露於高濃度POPs的鳥類的產卵率會相應降低,從而使其種群數量不斷減少,甚至滅絕。POPs對雞的毒性實驗表明,PCB可誘發雞胚的死亡和不同程度的水腫,使種蛋的死亡率明顯升高。POPs同樣會影響人類的生育,尤其會影響到孩子的智力發育。一項對150名懷孕期間食用受了有機氯污染的魚的女性進行跟蹤隨訪發現,這些孩子與一般孩子相比出生時體重輕、腦袋小,7個月時認知能力較一般孩子差,4歲時讀寫和記憶能力較差,11歲時測試他們的IQ值較低,讀、寫、算和理解能力較差。

  4.致癌作用

  實驗證明,長期低劑量暴露於POPs環境中,導致癌症的發病率較正常情況明顯增高。1997年,世界衛生組織的國際癌症研究機構,在流行病學調查和大量動物學實驗的基礎上,將二嗯英定為一級致癌物質。其中2,3,7,8-四氯代二苯對二噁英(TCDD)是目前已知最毒的物質,其毒性約為氰化鉀的100倍,砒霜的900倍。

  5.其他毒性

  POPs還會引起一些其他器官組織的病變,如TCDD暴露可引起慢性阻塞性肺病的發病率升高,也能引起肝臟纖維及肝功能的改變,出現黃疸等。POPs還會對皮膚表現出一定的毒性,如色素沉著、多汗和彈性組織病變等。一些POPs還可能引起焦慮、疲勞、易怒、憂郁等一系列精神心理疾患癥狀。

持久性有機污染物的處理技術[6]

  按照處理原理來分,POPs的處理技術大致可以概括為物理方法、化學方法和生物方法。

  1.物理方法:通常有吸附法、萃取法、蒸餾法和汽提法等。物理法可對污染物起到濃縮富集並部分處理的作用。常作為一種預處理手段與其它處理方法聯合使用。物理方法操作相對簡便,適用於高濃度POPs工業廢水或廢液及事故性污染的處理。但它只能使污染物發生形態變化,不能從根本上解決POPs的污染同題。

  2.化學方法:在POPs污染治理中的應用十分廣泛,主要有濕式、聲化學、超臨界水氧化法、超聲波氧化法、紫外光解技術、光催化法等。此外,人們還嘗試了電化學法、微波、放射性射線等高新技術,發現它們對多氯聯苯、六氯苯、五氯苯酚以及二嗯英都有很好的去除作用。化學方法處理P0Ps具有快速高效、反應徹底、降低或不產生二次污染等特點,但是它對反應條件要求比較高,費用大。

  3.生物法(生物修複):是治理低濃度POPs污染的一種較為理想的方法。其機理主要是利用植物/動物修複或通過環境微生物發揮作用。植物修複是利用植物轉移或轉化污染物,包括植物對污染物的直接吸收,植物根部分泌酶來降解污染物、植物根系與微生物協同吸收、轉化污染物等,從而達到凈化環境中POPs的目的。但到目前為止,植物修複還不能達到完全修複POPs污染環境的目的。動物修複是指土壤中的一些大型土生動物和小型動物種群,能吸收或富集土壤中殘留POPs,並通過自身的代謝作用,把部分POPs分解為低毒或無毒產物,此方法對土壤條件要求較高。微生物修複是利用微生物的代謝活動把POPs轉化為易降解的物質甚至礦化,微生物修複具有操作簡便、易於就地處理等優點,但選擇性較高,且耗時較長,並且許多微生物體內缺乏有效的生物降解酶。

參考文獻

  1. 什麼是持久性有機污染物(POPs).陝西省環境保護廳
  2. 徐麗,呂文超,李紅中,安燕飛,楊志軍,馬占武,周永章,於海濤.環境中有機污染物的修複研究進展[J].中山大學研究生學刊(自然科學、醫學版),2008(3)
  3. 李松興,陳聰聰.持久性有機污染物(PoPs)在土壤中的轉化[J].科技嚮導,2013(24)
  4. 陳翠蓮.持久性有機污染物的監測[J].中國新技術新產品,2013(6)
  5. 王佩華,趙大偉,聶春紅,遲雲超.持久性有機污染物的污染現狀與控制對策[J].應用化工,2010(11)
  6. 俞繼梅.淺議持久性有機污染物POPs[J].江西化工,2013(2)
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