・综 述・
收稿日期:2002211201
基金项目:广东省环保基金资助项目(粤环1999216)
作者简介:徐科峰(1977-),男,浙江仙居人,博士研究生,从事化学与
环境工程方面的研究。
持久性有机污染物(POPs )对人类健康的危害
及其治理技术进展
徐科峰1,李 忠1,何 莼1,奚红霞1,赵月春2
(11华南理工大学化学工程研究所,广东 广州 510640;21华南农业大学理学院应用化学系,广东 广州 510640)
摘要:大部分持久有机污染物persistent organic pollutants (POPs )具有致癌性、致突变和致畸变作用,对人类健康造成严重危
害。本文阐述了POPs 的各种性质、对人类健康的危害、主要的污染来源、国内外面临的污染现状及其处理和销毁技术进展,着重阐述了对被POPs 污染的土壤进行物理、化学和生物修复的技术,以及关于废气、污染土壤和水中二恶英类物质的治理技术。
关 键 词:持久有机污染物;性质;二恶英;治理技术
中图分类号:X50311 文献标识码:A 文章编号:100123644(2003)0420029206
H ealth H azard of Persistent Organic Pollutants (POPs)and Its Progress in T reatment T echnologies
XU Ke 2feng 1,L I Zhong 1,HE Chun 1,XI Hong 2xia 1,Zhao Yue 2chun 2
(11Institute of Chem.Eng.,South China U niversity of Technology ,Guangz hou 510640,China ;
21Depart ment of A pplied Chemist ry ,South China U niversity of A griculture ,Guangz hou 510640,China )
Abstract :Persistent organic pollutants (POPs )are one of hots pots in scientific researches ,and now POPs have became one of world 2
wide problems.In this paper the properties and the hazard to human πs health of 12POPs on UN EP control list are described.POPs are semi 2volatile ,toxic ,bioaccumulative and persistent in the environment.At the same time ,main sources of POPs are described .Treat 2ment technologies of POPs are reviewed.Es pecially ,physical ,chemical ,and biological remediations of soils contaminated by organochlorine pesticides and the treatment technologies for dioxins contamination of waste gases ,soils and water are em phasized.
K ey w ords :Persistent organic pollutants (POPs );properties ;dioxins ;treatment technology
1 前 言
持久性有机污染物(Persistent Organic Pollutants ),
简称POPs ,指的是持久存在于环境中,具有很长的半衰期,且能通过食物网积聚,并对人类健康及环境造成不利影响的有机化学物质。目前世界上POPs 物质大概有几千种,大都为某一系列物或者是某一族化学物[1]。一般将POPs 分成三类[2]:杀虫剂、工业用化学药品及工业过程和固体废弃物燃烧过程中产生的副产物。持久性有机污染物(POPs )给人类和环境带来的危害已经成为全球性问题。为了解决这一问题,联合国环境规划署和瑞典政府于2001年5月23日在瑞典的斯德哥尔摩联合主持召开全权代表会议,包括中国在内的90个国家
的代表签署了旨在禁止和/或限制使用12类持久性有机污染物的《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》,这是联合国环境规划署首批公布的目前迫切需要进行控制和治理的POPs 物质。本文将介绍这12种物质的有关性质、毒性及其危害,并阐述了国内外POPs 的污染起因、现状和治理技术进展。
2 POPs 的性质
一般可以将POPs 的性质简单概括如下[3,4]:211 高毒性
POPs 物质在低浓度时也会对生物体造成伤害,例如,二恶英类物质中最毒者的毒性相当于氰化钾的1000倍以上,号称是世界上最毒的化合物之一,每人每日能容忍的二恶英摄入量为每公斤体重1pg ,二恶英中的2,3,7,8-TCDD 只需几十皮克就足以使豚鼠毙命,连续数天施以每公斤体重若干皮克的喂量能使孕猴流产。POPs 物质还具有生物放大效应,即使是
低浓度的POPs也可以通过生物链逐渐积聚成高浓度,从而造成更大的危害。
212 持久性
POPs物质具有抗光解性、化学分解和生物降解性,例如,二恶英系列物质其在气相中的半衰期为8～400天,水相中为166天到2119年,在土壤和沉积物中约17年到273年;多氯联苯系列物在大气中的半衰期约3天到114年,在水相中约60天到2713年,在土壤和沉积物中约2196年到38年[5],而其在人体内的半衰期约为7年[6]。
213 积聚性
POPs具有高亲油性和高憎水性,其能在活的生物体的脂肪组织中进行生物积累,可通过食物链危害人类健康[7]。
214 流动性大
可以通过风和水流传播到很远的距离。POPs物质一般是半挥发性物质,在室温下就能挥发进入大气层。因此,它们能从水体或土壤中以蒸气形式进入大气环境或者附在大气中的颗粒物上[1,8],由于其具持久性,所以能在大气环境中远距离迁移而不会全部被降解,但半挥发性又使得它们不会永久停留在大气层中,它们会在一定条件下又沉降下来,然后又在某些条件下挥发。这样的挥发和沉降重复多次就可以导致POPs 分散到地球上各个地方。因为,这种性质POPs容易从比较暖和的地方迁移到比较冷的地方[9],象北极圈这种远离污染源的地方都发现了POPs污染。
3 POPs的危害
POPs物质一旦通过各种途径进入生物体内就会在生物体内的脂肪组织、胚胎和肝脏等器官中积累下来。到一定程度后就会对生物体造成伤害。各种POPs的毒性作用机制现在并不是完全明确,POPs物质对人体造成伤害,一般并不是某一种或某一族POPs单独作用的结果,而是某几族POPs相互协同作用的结果[1]。大部分POPs物质具有致癌性、致突变和致畸变作用。此外,POPs可以导致糖尿病、新生儿缺陷、阻碍儿童健康发展、男性雌性化和女性雄性化。
据Jane Houlihan等的报道[10],POPs能破坏人体内正常的内分泌。POPs物质可以限制荷尔蒙的作用功能,或者影响和改变免疫系统、神经系统和内分泌系统的正常调节功能。女性的乳腺癌和子宫内膜移位,男性的睾丸癌和前列腺病症,性发育异常和免疫系统功能减弱及垂体和甲状腺分泌失常均与内分泌系统受影响有关[11]。
POPs物质对人类的影响主要是通过食物链来实现的,其次是通过呼吸和皮肤接触进入人体体内。通常, POPs首先被植物、海洋微生物及昆虫所吸收,然后以上生物又被较强大的生物捕食,这些POPs污染物随着其在食物链中的循环,最终会污染了鱼、肉及奶乳食品。这些被污染的食品被人类食后,POPs就被藏匿于脂肪纤维中,并且可通过胎盘和哺乳传染给婴儿。美国科学家就发现过多氯联苯可以导致儿童弱智[12]。据薛建华等人报道,高浓度的PCBs对人体中枢神经有麻痹作用,慢性接触则可使肝、肾、肺等内脏发生病理改变[13],即使在极低的浓度下PCBs还是可以对生物和环境造成伤害。而氯丹在人体内代谢后,就会转化为毒性更强的环氧化物,使血钙降低,引起中枢神经损伤。二恶英可经皮肤、粘膜、呼吸道、消化道进入体内,使人免疫力下降、内分泌紊乱等,损伤人的肝、肾,而且还会影响人的生殖机能。长期极低剂量接触二恶英,会导致癌症、雌性化和胎儿畸形,而且比致癌低100倍的浓度的就足于造成人的生殖和发育障碍。美国EPA在评价二恶英的生殖毒和内分泌毒的同时指出,它可使男性儿童雌性化、影响儿童发育、抑制肌体免疫功能,对肝脏等都可能造成伤害。日本将二恶英列入影响人类生育的三大环境激素中最难解决的一种,声称它可致人的流产、死胎和子宫内膜移位和子宫内膜炎等[14]。1997年,世界卫生组织(WHO)的国际癌症研究中心(IARC),在流行学调查的基础上,宣布二恶英为一级致癌物,完全确定了它对人类的致癌作用。
4 POPs污染的状况
POPs分为三类:农业用化学品(如杀虫剂等),工业用化学药品,某些化学工业和钢铁工业,以及废弃物焚烧过程中所产生的副产物。其来源可以归纳为两大方面[15]:(1)一级来源:指的能生产和产生POPs那些过程或物质;(2)二级来源:指的是含有POPs物质的产品和物质,或那些能积蓄POPs的物体(例如,像土壤、垃圾和沉积物等)。虽然人工合成化学品的发明和大规模使用曾给人类带来极大便利,但同时也给人类及其赖以生存的环境造成了很大危害,尤其是这些POPs物质。因为其流动范围大,POPs的污染已经是遍及全球的每一角落。人们已认识到POPs 物质污染的严重性。例如,农用化学品的大量使用,使得许多毒性有机污染物进入土壤系统,而农药是人们主动投放于环境中数量最大、毒性最广的一类化学物质[16]。这些农药通过土壤-植物系统由食物链进入人体,直接危及了人体健康。据世界卫生组织和联合国环境规划署1987不完全统计,全世界每年发生70
