第8题:
问答题
查阅二噁英相关的文献资料,其形成、性质、危害、检测与治理等现状如何?
正确答案:
二恶英(Dioxin),又称二氧杂芑,是一种无色无味、毒性严重的脂溶性物质,二恶英实际上是二恶英类的一个简称,它指的并不是一种单一物质,而是结构和性质都很相似的包含众多同类物或异构体的两大类有机化合物。二恶英包括210种化合物,这类物质非常稳定,熔点较高,极难溶于水,可以溶于大部分有机溶剂,是无色无味的脂溶性物质,所以非常容易在生物体内积累,对人体危害严重。它的毒性是砒霜的900倍,有“世纪之毒”之称,万分之一甚至亿分之一克的二恶英就会给健康带来严重的危害。二恶英除了具有致癌毒性以外,还具有生殖毒性和遗传毒性,直接危害子孙后代的健康和生活。因此二恶英污染是关系到人类存亡的重大问题,必须严格加以控制。国际癌症研究中心已将其列为人类一级致癌物。
(一)形成:
环保专家称,“二恶英”,常以微小的颗粒存在于大气、土壤和水中,主要的污染源是化工冶金工业、垃圾焚烧、造纸以及生产杀虫剂等产业。日常生活所用的胶袋,PVC(聚氯乙烯)软胶等物都含有氯,燃烧这些物品时便会释放出二恶英,悬浮于空气中。
大气环境中的二恶英90%来源于城市和工业垃圾焚烧。含铅汽油、煤、防腐处理过的木材以及石油产品、各种废弃物特别是医疗废弃物在燃烧温度低于300-400℃时容易产生二恶英。聚氯乙烯塑料、纸张、氯气以及某些农药的生产环节、钢铁冶炼、催化剂高温氯气活化等过程都可向环境中释放二恶英。二恶英还作为杂质存在于一些农药产品如五氯酚、2,4,5-T等中。
城市工业垃圾焚烧过程中二恶英的形成机制仍在研究之中。目前认为主要有三种途径:
①在对氯乙烯等含氯塑料的焚烧过程中,焚烧温度低于800℃,含氯垃圾不完全燃烧,极易生成二恶英。燃烧后形成氯苯,后者成为二恶英合成的前体;
②其他含氯、含碳物质如纸张、木制品、食物残渣等经过铜、钴等金属离子的催化作用不经氯苯生成二恶英。
③在制造包括农药在内的化学物质,尤其是氯系化学物质,象杀虫剂、除草剂、木材防腐剂、落叶剂(美军用于越战)、多氯联苯等产品的过程中派生。
另外,电视机不及时清理,电视机内堆积起来的灰尘中,通常也会检测出溴化二恶英。而且含量较高,平均每克灰尘中,就能检测出4.1微克溴化二恶英。
(二)性质
结构性质:二恶英是指含有2个或1个氧键连结2个苯环的含氯有机化合物,它的英文名字“Dioxin”。由于Cl原子在1~9的取代位置不同,构成75种异构体多氯代二苯(PCDD)和135种异构体多氯二苯并呋喃(PCDF),通常总称为二恶英,其分子量321.96,为白色结晶体,m.p.:302~305℃,500℃开始分解,800℃时21s完全分解。其中有17种(2、3、7、8位被Cl取代的)被认为对人类和生物危害最为严重。其结构如图。
二恶英性质稳定,土壤中的半衰期为12a,气态二恶英在空气中光化学分解的半衰期为8.3d,在人体内降解缓慢,主要蓄积在脂肪组织中。二恶英是一种含Cl的强毒性有机化学物质,在自然界中几乎不存在,只有通过化学合成才能产生,是目前人类创造的最可怕的化学物质,被称为“地球上毒性最强的毒物”。
毒性:二恶英类的毒性因氯原子的取代数量和取代位置不同而有差异,含有1-3个氯原子的被认为无明显毒性;含4-8个氯原子的有毒,其中2,3,7,8-四氯代二苯-并-对二恶英(2,3,7,8-TCDD)是迄今为止人类已知的毒性最强的污染物,国际癌症研究中心已将其列为人类一级致癌物;如果不仅2,3,7,8位置上被4个氯原子所取代,其他4个取代位置上也被氯原子取代,那么随着氯原子取代数量的增加,其毒性将会有所减弱。由于环境二恶英类主要以混合物的形式存在,在对二恶英类的毒性进行评价时,国际上常把各同类物折算成相当于2,3,7,8-TCDD的量来表示,称为毒性当量(简称TEQ)。为此引入毒性当量因子(简称TEF)的概念,即将某PCDDs/PCDFs的毒性与2,3,7,8-TCDD的毒性相比得到的系数。样品中某PCDDs或PCDFs的质量浓度或质量分数与其毒性当量因子TEF的乘积,即为其毒性当量(TEQ)质量浓度或质量分数。而样品的毒性大小就等于样品中各同类物TEQ的总和。
二恶英中以2,3,7,8-四氯-二苯并-对-二恶英(2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin,2,3,7,8-TCDD)的毒性最强,只要一盎司(28.35克),就可以杀死100万人,相当于氰化钾(KCN)的1000倍,这是迄今为止化合物中毒性最大且含有多种毒性的物质之一,因此对它研究也最多。
(三)危害
二恶英是环境内分泌干扰物的代表。它们能干扰机体的内分泌,产生广泛的健康影响。二恶英能引起雌性动物卵巢功能障碍,抑制雌激素的作用,使雌性动物不孕、胎仔减少、流产等。低剂量的二恶英能使胎鼠产生腭裂和肾盂积水。给予二恶英的雄性动物会出现精细胞减少、成熟精子退化、雄性动物雌性化等。流行病学研究发现,在生产中接触2,3,7,8-TCDD的男性工人血清睾酮水平降低、促卵泡激素和黄体激素增加,提示它可能有抗雄激素和使男性雌性化的作用。
二恶英有明显的免疫毒性,可引起动物胸腺萎缩、细胞免疫与体液免疫功能降低等。二恶英还能引起皮肤损害,在暴露的实验动物和人群可观察到皮肤过渡角化、色素沉着以及氯痤疮等的发生。二恶英染毒动物可出现肝脏肿大、实质细胞增生与肥大、严重时发生变性和坏死。
2,3,7,8-TCDD对动物有极强的致癌性。用2,3,7,8-TCDD染毒,能在实验动物诱发出多个部位的肿瘤。流行病学研究表明,二恶英暴露可增加人群患癌症的危险度。根据动物实验与流行病学研究的结果,1997年国际癌症研究机构(IARC)将2,3,7,8-TCDD确定为Ⅰ类人类致癌物。
与农村相比,城市、工业区或离污染源较近区域的大气中含有较高浓度的二恶英。一般人群通过呼吸途径暴露的二恶英量是很少的,即估计为经消化道摄入量的1%左右,约为0.03pgTEQ(kg?d)。在一些特殊情况下,经呼吸途径暴露的二恶英量也是不容忽视的。有调查显示,垃圾焚烧从业人员血中的二恶英含量为806pgTEQ/L,是正常人群水平的40倍左右。排放到大气环境中的二恶英可以吸附在颗粒物上,沉降到水体和土壤,然后通过食物链的富集作用进入人体。食物是人体内二恶英的主要来源。经胎盘和哺乳可以造成胎儿和婴幼儿的二恶英暴露。经常接触的人更容易得癌症。
(四)检测
在二恶英采样和实验室分析方面,部分仪器仍然依赖进口。青岛崂山电子仪器总厂有限公司推出了我国第一台最先进的KC-300型微污染物大气采样仪,拥有自主知识产权,并在人机控制系统的自动化、智能化等方面超过发达国家同类产品;二恶英的实验室分析通用方法为“同位素稀释高分辨气相色谱——高分辨质谱法”,其中高分辨率气相色谱、高分辨质谱仪在一定程度上依赖进口产品。
目前我国只有分析方法标准,尚没有二恶英采样方法标准,一般参考EPA方法,如EPA23、EPA1613等。垃圾焚烧的排放标准有三个,已建的、老旧的焚烧厂排放标准为1.0I-TEQng/kg,新批准建立的焚烧厂排放标准有0.5或0.1I-TEQng/kg。国家将在“十二五”期间调查钢铁生产、有色金属冶炼等行业排放二恶英的情况,不久的将来,这些行业也会建立二恶英排放标准。
(五)治理
台湾中山大学及高雄正修科技大学合作从台南安顺厂遭二恶英污染的土壤样本中,发现一种细菌会“吃”有毒的二恶英,且吃得快又多,这项发现将是最经济且有效的二恶英污染土地整治方法。台湾媒体报道,台湾“中国石油化学工业公司”位于台南市安南区的安顺厂虽已在1982年关闭,但附近的土地、河川都受到严重的二恶英与汞污染,被环保团体视为全球最毒的区块。高浓度的二恶英会影响人体健康,安顺厂遭二恶英污染的土壤以太空包封存了五、六年,至今尚无有效、经济的根本整治方法。高雄正修科技大学从污染土壤中检测出数百种细菌,近一年来与中山大学生物化学研究所合作研究,在土壤样本的数百种菌种筛选出以二恶英为食源的菌种,而且发现“吃得很快”。正修科大超微量分析研究科技中心主任张简国平18日说,这种细菌是“二恶英的天然克星”,“只要移入受二恶英污染的土壤中,经过一段时间细菌增生到足够数量,即可“吃”掉二恶英,不必移除土壤,将可省下高达一、二百亿新台币的整治经费。”
如果能利用大自然中繁殖快速的细菌对受二恶英污染土地发挥自净作用,会是最省钱的整治方法。“过去环境检测单位及学术单位都以检测污染物为重点,未曾与微生物界连结”,张简国平表示,正修与中山对此一重大发现都感到十分兴奋,形容这是“很劲爆的发现”。张简国平不愿透露细菌名称,仅表示“从土壤中怎么去抓这种细菌是高难度技术”。他表示,上周已与合作的中山大学生物化学研究所,向台“经济部”申请专利,研究团队也将在国际知名的科学期刋中发表研究成果,让学术界分享这项新发现。
解析:
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