多氯聯(lián)苯對(duì)土壤的污染

1、多氯聯(lián)苯對(duì)土壤的污染多氯聯(lián)苯對(duì)土壤的污染Contents多氯聯(lián)苯的定義和性質(zhì)多氯聯(lián)苯的定義和性質(zhì)1多氯聯(lián)苯的來源多氯聯(lián)苯的來源2多氯聯(lián)苯的性質(zhì)與危害多氯聯(lián)苯的性質(zhì)與危害3多氯聯(lián)苯在土壤中的遷移多氯聯(lián)苯在土壤中的遷移45植物間作體系根際修復(fù)土壤多氯聯(lián)苯的效應(yīng)植物間作體系根際修復(fù)土壤多氯聯(lián)苯的效應(yīng)多氯聯(lián)苯定義多氯聯(lián)苯定義v 多氯聯(lián)苯多氯聯(lián)苯（ polychorinated biphenyls），又稱氯化聯(lián)），又稱氯化聯(lián)苯，是聯(lián)苯中的氫被氯置換后的生成物的總稱。苯，是聯(lián)苯中的氫被氯置換后的生成物的總稱。v 多氯聯(lián)苯（多氯聯(lián)苯（PCBs）是一類以苯為原料，在金屬催化作用下，）是一類以苯為原料，在金屬催

2、化作用下，高溫氯化成的氯代芳烴，分子式為高溫氯化成的氯代芳烴，分子式為（C12H10）Cln。根據(jù)氯根據(jù)氯原子的取代數(shù)和取代位置的不同共有種同類物，結(jié)構(gòu)原子的取代數(shù)和取代位置的不同共有種同類物，結(jié)構(gòu)式可表示為：式可表示為：v PCBs不溶于水，而溶于脂肪和有機(jī)溶劑，極難分解，可與不溶于水，而溶于脂肪和有機(jī)溶劑，極難分解，可與塑料混合，不燃燒，絕緣性能良好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，處于薄塑料混合，不燃燒，絕緣性能良好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，處于薄膜狀態(tài)時(shí)也不干燥。膜狀態(tài)時(shí)也不干燥。v PCBs因具有良好的化學(xué)惰性、抗熱性、不可燃性、低蒸汽因具有良好的化學(xué)惰性、抗熱性、不可燃性、低蒸汽壓和高介電常數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，因此被作

3、為熱交換劑、潤(rùn)滑劑、變壓和高介電常數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，因此被作為熱交換劑、潤(rùn)滑劑、變壓器和電容器內(nèi)的絕緣介質(zhì)、增塑劑、石蠟擴(kuò)充劑、粘合劑、壓器和電容器內(nèi)的絕緣介質(zhì)、增塑劑、石蠟擴(kuò)充劑、粘合劑、有機(jī)稀釋劑等重要的化工產(chǎn)品，廣泛引用于電力工業(yè)，塑料有機(jī)稀釋劑等重要的化工產(chǎn)品，廣泛引用于電力工業(yè)，塑料加工業(yè)，化工和印刷領(lǐng)域。加工業(yè)，化工和印刷領(lǐng)域。多氯聯(lián)苯的理化性質(zhì)多氯聯(lián)苯的理化性質(zhì)多氯聯(lián)苯的來源多氯聯(lián)苯的來源v 蒸發(fā)滲漏蒸發(fā)滲漏和和廢棄廢棄是是PCBsPCBs環(huán)境污染的主要來源。同時(shí)環(huán)境污染的主要來源。同時(shí)焚燒工業(yè)焚燒工業(yè)廢物廢物和和城市垃圾在垃圾存放場(chǎng)存放城市垃圾在垃圾存放場(chǎng)存放以及以及填埋這些固體廢棄物

4、填埋這些固體廢棄物也是也是PCBsPCBs進(jìn)入環(huán)境的途徑，盡管產(chǎn)生的量較小，但它們也影進(jìn)入環(huán)境的途徑，盡管產(chǎn)生的量較小，但它們也影響到響到PCBsPCBs進(jìn)入食物鏈。進(jìn)入食物鏈。v PCBsPCBs在處理和使用過程中通過揮發(fā)進(jìn)入大氣，經(jīng)干沉降和濕在處理和使用過程中通過揮發(fā)進(jìn)入大氣，經(jīng)干沉降和濕沉降作用轉(zhuǎn)入陸地和水體中。沉降作用轉(zhuǎn)入陸地和水體中。土壤中還有一部分土壤中還有一部分PCBsPCBs主要來主要來源于污泥肥料和填埋物的滲漏以及含源于污泥肥料和填埋物的滲漏以及含PCBsPCBs農(nóng)藥的使用農(nóng)藥的使用。v 河流湖泊和海洋等水體中的河流湖泊和海洋等水體中的PCBPCB主要來自工業(yè)廢水和城市污主要

5、來自工業(yè)廢水和城市污水水，污水處理能夠去除附著在顆粒物上的，污水處理能夠去除附著在顆粒物上的PCBsPCBs，但是不能去，但是不能去除溶解在水中的除溶解在水中的PCBsPCBs。這部分。這部分PCBsPCBs易吸附到懸浮物上并最終易吸附到懸浮物上并最終依照顆粒物大小以不同的速率沉降到底泥中并在底泥中濃縮。依照顆粒物大小以不同的速率沉降到底泥中并在底泥中濃縮。多氯聯(lián)苯的來源多氯聯(lián)苯的來源持久性和長(zhǎng)持久性和長(zhǎng)期殘留性期殘留性污染特性污染特性半揮發(fā)性半揮發(fā)性多氯聯(lián)苯污染特性多氯聯(lián)苯污染特性多氯聯(lián)苯污染特性多氯聯(lián)苯污染特性 PCBs PCBs對(duì)于自然條件下的生物代謝，光降解，化學(xué)分解對(duì)于自然條件下的生

6、物代謝，光降解，化學(xué)分解等具有很強(qiáng)的抵抗能力，一旦排放到環(huán)境中，它們難被分等具有很強(qiáng)的抵抗能力，一旦排放到環(huán)境中，它們難被分解，可在水體、土壤和底泥等介質(zhì)中存放數(shù)年甚至數(shù)十年解，可在水體、土壤和底泥等介質(zhì)中存放數(shù)年甚至數(shù)十年或更長(zhǎng)的時(shí)間。或更長(zhǎng)的時(shí)間。PCBsPCBs結(jié)構(gòu)中所含的氯原子，使其具有低水結(jié)構(gòu)中所含的氯原子，使其具有低水溶性，高脂溶性的特性，因而能夠在脂肪組織中發(fā)生生物溶性，高脂溶性的特性，因而能夠在脂肪組織中發(fā)生生物蓄積，從而使蓄積，從而使PCBsPCBs從周圍媒介物質(zhì)富集到生物體內(nèi)，并通從周圍媒介物質(zhì)富集到生物體內(nèi)，并通過食物鏈的生物放大作用達(dá)到中毒的濃度。過食物鏈的生物放大作用

7、達(dá)到中毒的濃度。 1. 1. 持久性和長(zhǎng)期殘留性持久性和長(zhǎng)期殘留性 PCBs PCBs能夠從水體或土壤中以蒸汽形式進(jìn)入大氣環(huán)境或者能夠從水體或土壤中以蒸汽形式進(jìn)入大氣環(huán)境或者吸附在大氣顆粒物上，在大氣環(huán)境中遠(yuǎn)距離遷移，同時(shí)這一適吸附在大氣顆粒物上，在大氣環(huán)境中遠(yuǎn)距離遷移，同時(shí)這一適度的揮發(fā)又使得他們不會(huì)永久停留在大氣中，而能重新沉降到度的揮發(fā)又使得他們不會(huì)永久停留在大氣中，而能重新沉降到地球上，而且這種過程可以反復(fù)多次地發(fā)生，正是由于這種性地球上，而且這種過程可以反復(fù)多次地發(fā)生，正是由于這種性質(zhì)，質(zhì)，PCBsPCBs成為一種世界廣泛分布的環(huán)境污染物，從大氣到海洋，成為一種世界廣泛分布的環(huán)境污染

8、物，從大氣到海洋，從湖泊、江河到內(nèi)陸池塘，從遙遠(yuǎn)的南極大陸到荒涼的雪域高從湖泊、江河到內(nèi)陸池塘，從遙遠(yuǎn)的南極大陸到荒涼的雪域高原，從苔蘚、谷物等植物到魚類、飛鳥等動(dòng)物，甚至人奶、血原，從苔蘚、谷物等植物到魚類、飛鳥等動(dòng)物，甚至人奶、血液中無處不在，含量從幾個(gè)液中無處不在，含量從幾個(gè)ppmppm到幾百個(gè)到幾百個(gè)ppmppm不等，有的含量已不等，有的含量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過美國(guó)國(guó)家環(huán)保局標(biāo)準(zhǔn)。遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過美國(guó)國(guó)家環(huán)保局標(biāo)準(zhǔn)。2. 2. 半揮發(fā)性半揮發(fā)性多氯聯(lián)苯污染特性多氯聯(lián)苯污染特性v 多氯聯(lián)苯對(duì)皮膚、肝臟、胃腸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、多氯聯(lián)苯對(duì)皮膚、肝臟、胃腸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)的病變甚至癌變

9、都有誘導(dǎo)效應(yīng)。一些免疫系統(tǒng)的病變甚至癌變都有誘導(dǎo)效應(yīng)。一些PCBsPCBs同類物同類物會(huì)影響哺乳動(dòng)物和鳥類的繁殖，對(duì)人類也具有潛在的致癌會(huì)影響哺乳動(dòng)物和鳥類的繁殖，對(duì)人類也具有潛在的致癌性。性。v PCBsPCBs作為廢棄物被排入環(huán)境后，很難為生物分解，而且一作為廢棄物被排入環(huán)境后，很難為生物分解，而且一旦進(jìn)人人體旦進(jìn)人人體, ,就聚集在脂肪組織、肝、腦中引起皮膚與肝臟就聚集在脂肪組織、肝、腦中引起皮膚與肝臟損害損害( (黃色肝萎縮癥黃色肝萎縮癥) )等中毒癥狀。等中毒癥狀。v 19681968年日本曾發(fā)生因多氯聯(lián)苯年日本曾發(fā)生因多氯聯(lián)苯(PCBs)(PCBs)污染米糠油而造成有污染米糠油而造

10、成有名的公害病名的公害病米糠油癥事件米糠油癥事件。19731973年后各國(guó)開始減少或停止年后各國(guó)開始減少或停止生產(chǎn)多氯聯(lián)苯。生產(chǎn)多氯聯(lián)苯。多氯聯(lián)苯污染危害多氯聯(lián)苯污染危害 米糠油污染致大量日本人死亡米糠油污染致大量日本人死亡1968年年3月，日本的九州等地幾十萬只雞突然死亡。經(jīng)調(diào)月，日本的九州等地幾十萬只雞突然死亡。經(jīng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)是飼料中毒。食用油廠污染物導(dǎo)致此病死亡人數(shù)查，發(fā)現(xiàn)是飼料中毒。食用油廠污染物導(dǎo)致此病死亡人數(shù)達(dá)州余人，達(dá)州余人，1978年確診患者累計(jì)達(dá)年確診患者累計(jì)達(dá) 1684人。這一事件人。這一事件的發(fā)生在當(dāng)時(shí)震驚了世界。的發(fā)生在當(dāng)時(shí)震驚了世界。v PCBsPCBs從水體表層到沉積

11、層的遷移速率隨緯度變化有明顯不同，在從水體表層到沉積層的遷移速率隨緯度變化有明顯不同，在低緯度高于高緯度低緯度高于高緯度。近年來。近年來PCBsPCBs的使用量大大減少，但沉積物中的使用量大大減少，但沉積物中的的PCBsPCBs仍是今后若干年內(nèi)食物鏈污染的主要來源。仍是今后若干年內(nèi)食物鏈污染的主要來源。v 由于由于PCBsPCBs較低的水溶性并易被吸附到懸浮固體顆粒上隨后發(fā)生沉較低的水溶性并易被吸附到懸浮固體顆粒上隨后發(fā)生沉淀作用淀作用, , 使得使得PCBsPCBs在水中的停留時(shí)間極短；又由于在水中的停留時(shí)間極短；又由于PCBsPCBs穩(wěn)定的化穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，因而它不能以水解或類似的化學(xué)分解

12、作用以明顯的速率學(xué)性質(zhì)，因而它不能以水解或類似的化學(xué)分解作用以明顯的速率降解。降解。在環(huán)境中，在環(huán)境中，PCBsPCBs除光解以外幾乎沒有其他形式的化學(xué)降解除光解以外幾乎沒有其他形式的化學(xué)降解作用發(fā)生作用發(fā)生。生物代謝則對(duì)于。生物代謝則對(duì)于PCBsPCBs的降解起到一定作用。環(huán)境中的的降解起到一定作用。環(huán)境中的PCBsPCBs在生物富集和降解的過程中，由于生物選擇性，低氯代的組在生物富集和降解的過程中，由于生物選擇性，低氯代的組分逐漸丟失。通過這種作用低氯代分逐漸丟失。通過這種作用低氯代PCBsPCBs可以從土壤中逐漸消失?？梢詮耐寥乐兄饾u消失。多氯聯(lián)苯在土壤中的遷移多氯聯(lián)苯在土壤中的遷移v

13、土壤像一個(gè)大的倉(cāng)庫(kù)，不斷地接納由各種途徑輸人的土壤像一個(gè)大的倉(cāng)庫(kù)，不斷地接納由各種途徑輸人的PCBsPCBs。土壤中土壤中PCBsPCBs主要來源于顆粒沉降，有少量來源于污泥作肥料，主要來源于顆粒沉降，有少量來源于污泥作肥料，填埋場(chǎng)的滲漏以及在農(nóng)藥配方中使用的填埋場(chǎng)的滲漏以及在農(nóng)藥配方中使用的PCBsPCBs等。等。v 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PCBsPCBs的揮發(fā)速率隨著溫度的升高而升高的揮發(fā)速率隨著溫度的升高而升高，但，但隨著土壤中粘土含量和聯(lián)苯氯化程度的增加而降低。通過對(duì)隨著土壤中粘土含量和聯(lián)苯氯化程度的增加而降低。通過對(duì)經(jīng)污泥改良后的實(shí)驗(yàn)田中經(jīng)污泥改良后的實(shí)驗(yàn)田中PCBsPCBs的

14、持久性和最終歸趨進(jìn)行的研的持久性和最終歸趨進(jìn)行的研究表明，生物降解和可逆吸附都不能造成究表明，生物降解和可逆吸附都不能造成PCBsPCBs的明顯減少，的明顯減少，只有揮發(fā)過程最有可能是引起只有揮發(fā)過程最有可能是引起PCBsPCBs損失的主要途徑損失的主要途徑，尤其對(duì)，尤其對(duì)高氯取代的聯(lián)苯更是如此高氯取代的聯(lián)苯更是如此 。多氯聯(lián)苯在土壤中的遷移多氯聯(lián)苯在土壤中的遷移vPCBsPCBs在不同土壤中的滲濾序列為：在不同土壤中的滲濾序列為：砂壤土砂壤土 粉砂壤粉砂壤土土 粉砂粘壤土粉砂粘壤土。對(duì)。對(duì)PCBsPCBs在土壤中的微觀移動(dòng)起作在土壤中的微觀移動(dòng)起作甩的主要是甩的主要是對(duì)流對(duì)流。這表明。這表明

15、PCBsPCBs在土壤中的遷移性在土壤中的遷移性很弱。所以很弱。所以隨著土壤深度的增加，隨著土壤深度的增加，PCBsPCBs含量迅速含量迅速降低降低。多氯聯(lián)苯在土壤中的遷移多氯聯(lián)苯在土壤中的遷移土壤多氯聯(lián)苯污染的修復(fù)（實(shí)驗(yàn)實(shí)例）土壤多氯聯(lián)苯污染的修復(fù)（實(shí)驗(yàn)實(shí)例）v 以下是我們查找到的一個(gè)關(guān)于以下是我們查找到的一個(gè)關(guān)于植物間作體系根際修復(fù)土壤植物間作體系根際修復(fù)土壤多氯聯(lián)苯的效應(yīng)多氯聯(lián)苯的效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)例。的實(shí)驗(yàn)實(shí)例。v 間套作是我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精髓，具有大幅度提高農(nóng)田生態(tài)間套作是我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精髓，具有大幅度提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外對(duì)間作套種提高地上部光熱資系統(tǒng)生產(chǎn)力的特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外對(duì)間

16、作套種提高地上部光熱資源利用進(jìn)行了大量研究。目前在間套作方面已經(jīng)取得了一源利用進(jìn)行了大量研究。目前在間套作方面已經(jīng)取得了一些可喜的成績(jī)。受此啟發(fā)，本實(shí)驗(yàn)研究些可喜的成績(jī)。受此啟發(fā)，本實(shí)驗(yàn)研究3 3種植物兩兩在污種植物兩兩在污染土壤中的交互作用，初步探究植物間作提高根系修復(fù)染土壤中的交互作用，初步探究植物間作提高根系修復(fù)PCBsPCBs的機(jī)理，為該技術(shù)的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。的機(jī)理，為該技術(shù)的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容v 1.1.1 供試土壤供試土壤 土壤為土壤為2008年年2月采集于華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)場(chǎng)水稻田，經(jīng)化驗(yàn)沒有月采集于華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)場(chǎng)水稻田，經(jīng)化驗(yàn)沒有PCBs 殘留。土壤采集

17、后去除碎石、枯葉等雜物，自然風(fēng)干，過殘留。土壤采集后去除碎石、枯葉等雜物，自然風(fēng)干，過2 mm 篩備用。篩備用。 土壤染毒：將溶于丙酮中的土壤染毒：將溶于丙酮中的PCB 與土樣充分?jǐn)嚢杌靹?，使土壤與土樣充分?jǐn)嚢杌靹颍雇寥繮CB 含量濃度為含量濃度為0.267 mgkg-1。置于通風(fēng)櫥。置于通風(fēng)櫥1 d，使丙酮揮發(fā)完全。，使丙酮揮發(fā)完全。v 1.1.2 供試作物供試作物 黑麥草（黑麥草（Lolium perenne L.）為洱云牌一年生黑麥草，從種子）為洱云牌一年生黑麥草，從種子公司購(gòu)得；南瓜（公司購(gòu)得；南瓜（Cucurbita moschata）為富貴蜜本南瓜，從種子）為富貴蜜本南瓜，從種子

18、公司購(gòu)得；大豆（公司購(gòu)得；大豆（Glycine max（L.）Merr.）為華春）為華春3 號(hào)，本學(xué)院提號(hào)，本學(xué)院提供。供。v 1.1.3 供試供試PCB 為為2，2，5-三氯聯(lián)苯（三氯聯(lián)苯（PCB No.18），購(gòu)于美國(guó)），購(gòu)于美國(guó)AccuStandard公司，純度為公司，純度為100%（GC/MS）。）。v 1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 盆栽實(shí)驗(yàn)，設(shè)盆栽實(shí)驗(yàn)，設(shè)6 個(gè)處理：即單種大豆（個(gè)處理：即單種大豆（G）；單種南瓜（）；單種南瓜（M）；單）；單種黑麥草（種黑麥草（L）；大豆）；大豆-南瓜間作（南瓜間作（G-M）；大豆）；大豆-黑麥草間作（黑麥草間作（G-L）；）；南瓜南瓜-黑麥草間作（黑麥

19、草間作（M-L），另設(shè)一個(gè)無作物對(duì)照（），另設(shè)一個(gè)無作物對(duì)照（CK），每個(gè)處理），每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。個(gè)重復(fù)。 盆栽實(shí)驗(yàn)置于玻璃大棚里，減少了盆栽實(shí)驗(yàn)置于玻璃大棚里，減少了PCBs 通過氣態(tài)和顆粒態(tài)沉降通過氣態(tài)和顆粒態(tài)沉降到葉片的蠟質(zhì)表皮或者通過氣孔吸收進(jìn)入植物體而對(duì)本實(shí)驗(yàn)帶來的影到葉片的蠟質(zhì)表皮或者通過氣孔吸收進(jìn)入植物體而對(duì)本實(shí)驗(yàn)帶來的影響，植物種植響，植物種植2個(gè)月（個(gè)月（60d）后收集根際土和植物樣本進(jìn)行分析測(cè)定。）后收集根際土和植物樣本進(jìn)行分析測(cè)定。選一個(gè)選一個(gè)13cm18cm26cm 塑料盆，每盆塑料盆，每盆7.5kg 水稻土，盆中水稻土，盆中間是由間是由200目尼龍網(wǎng)制成目尼龍網(wǎng)制成

20、2mm的根袋，兩邊再用尼龍網(wǎng)隔成的根袋，兩邊再用尼龍網(wǎng)隔成2mm，全部用于收集根際土。全部用于收集根際土。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析v 從圖從圖2 2可以看出，單種大豆、南瓜、黑可以看出，單種大豆、南瓜、黑麥草和間作際土壤麥草和間作際土壤PCBPCB殘留量都顯著低殘留量都顯著低于無作物對(duì)照（于無作物對(duì)照（P0.05P0.05P0.05），去除率為），去除率為73.7%80.3%73.7%80.3%，但單作南瓜，但單作南瓜PCBPCB去除率去除率是最高（是最高（80.3%80.3%）；作物間作之間也沒）；作物間作之間也沒有顯著差異（有顯著差異（P0.05P0.05），但與單作相），但與單作相比都降低了比都降低了PCBPCB的殘留量，南瓜的殘留量，南瓜- -黑麥黑麥草間作是效果最好的（去除率草間作是效果最好的（去除率87.2%87.2%），），與單作大豆、黑麥草差異顯著與單作大豆、黑麥草差異顯著（P0.05P0.05）。由此說明南瓜）。由此說明南瓜- -黑麥草間黑麥草間作有利于修復(fù)土壤作有利于修復(fù)土壤PCBPCB。實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論v從以上結(jié)果可以看出，從以上結(jié)果可以看出，植物能顯著提高修復(fù)土壤植物能顯著提高修復(fù)土壤PCB PCB