第3章土壤有機(jī)污染物的生物修復(fù)

1、土壤污染與環(huán)境健康土壤污染與環(huán)境健康-有機(jī)污染有機(jī)污染 第第3 3講講主要內(nèi)容主要內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) POPs簡介簡介第二節(jié)第二節(jié) 我國有機(jī)污染現(xiàn)狀我國有機(jī)污染現(xiàn)狀第三節(jié)第三節(jié) 土壤有機(jī)污染土壤生物修復(fù)土壤有機(jī)污染土壤生物修復(fù)有機(jī)污染物有機(jī)污染物 是指以碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸以及是指以碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸以及脂肪等形式存在的天然有機(jī)物質(zhì)及某些其脂肪等形式存在的天然有機(jī)物質(zhì)及某些其他可生物降解的人工合成有機(jī)物質(zhì)為組成他可生物降解的人工合成有機(jī)物質(zhì)為組成的污染物?？煞譃樘烊挥袡C(jī)污染物和人工的污染物?？煞譃樘烊挥袡C(jī)污染物和人工合成有機(jī)污染物兩大類。合成有機(jī)污染物兩大類。第一節(jié)第一節(jié) POPs

2、 一、一、 持久性有機(jī)污染物定義持久性有機(jī)污染物定義 Persistent Organic Pollutants (POPs) 特點(diǎn)特點(diǎn): : 在環(huán)境中難降解、具有很強(qiáng)的親脂性、容易在環(huán)境中難降解、具有很強(qiáng)的親脂性、容易在食物鏈中富集、能夠遠(yuǎn)距離傳輸、毒性極大。在食物鏈中富集、能夠遠(yuǎn)距離傳輸、毒性極大。 殺蟲劑殺蟲劑 (Pesticides)POPs 工業(yè)化學(xué)品工業(yè)化學(xué)品(Industrial chemicals) 生產(chǎn)中的副產(chǎn)品生產(chǎn)中的副產(chǎn)品 (Unintended by-products)POPs的來源與種類的來源與種類u不完全燃燒與熱解的產(chǎn)物不完全燃燒與熱解的產(chǎn)物，如城市垃圾、醫(yī)院廢棄如

3、城市垃圾、醫(yī)院廢棄物、木材及廢家具的焚燒物、木材及廢家具的焚燒；u汽車尾氣汽車尾氣、有色金屬生產(chǎn)和鑄造、煉焦、發(fā)電、水、有色金屬生產(chǎn)和鑄造、煉焦、發(fā)電、水泥、石灰、磚、陶瓷等工業(yè)的廢氣泥、石灰、磚、陶瓷等工業(yè)的廢氣。POPs的主要來源的主要來源國際禁用的國際禁用的12種持久性有機(jī)污染物種持久性有機(jī)污染物（Persistent Organic pollutants, POPs) 艾氏劑（引起肝功能障礙，致癌）艾氏劑（引起肝功能障礙，致癌） 氯丹（致癌）氯丹（致癌） 狄氏劑（引起肝功能障礙，致癌）狄氏劑（引起肝功能障礙，致癌） 異狄氏劑（妨礙發(fā)育，致癌）異狄氏劑（妨礙發(fā)育，致癌） 七氯（影響人的生

4、殖器官，致癌）七氯（影響人的生殖器官，致癌） 滅蚊靈（致癌）滅蚊靈（致癌） 毒殺芬（致癌）毒殺芬（致癌） 滴滴涕（影響人的肝臟，致癌）滴滴涕（影響人的肝臟，致癌）八八種種有有機(jī)機(jī)氯氯農(nóng)農(nóng)藥藥 多氯二苯并二惡英（劇毒物質(zhì)，致癌）多氯二苯并二惡英（劇毒物質(zhì)，致癌） 多氯二苯并呋喃（劇毒物質(zhì)，致癌）多氯二苯并呋喃（劇毒物質(zhì)，致癌）兩種兩種精細(xì)精細(xì)化學(xué)化學(xué)品品兩種兩種燃燒燃燒或工或工業(yè)副業(yè)副產(chǎn)品產(chǎn)品 六氯苯（影響人的肝臟）六氯苯（影響人的肝臟） 多氯聯(lián)苯（致癌）多氯聯(lián)苯（致癌）含氯廢物焚燒產(chǎn)生的次生污染物含氯廢物焚燒產(chǎn)生的次生污染物國際禁用的國際禁用的12種持久性有機(jī)污染物種持久性有機(jī)污染物（Pers

5、istent Organic pollutants, POPs)首批列入首批列入關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約哥爾摩公約受控名單的受控名單的12種種POPs 20012001年年5 5月月2323日，中國日，中國政府簽署了公約。政府簽署了公約。20042004年年5 5月月1717日，公約日，公約正式生效。正式生效。20042004年年6 6月月2525日我國第日我國第十屆全國人大常委會第十十屆全國人大常委會第十次會議批準(zhǔn)了公約。次會議批準(zhǔn)了公約。公約于公約于20042004年年1111月月1111日日對我國生效。對我國生效。 POPs 空氣空氣 土壤土壤 水體

6、水體 生物富集生物富集( (食物鏈?zhǔn)澄镦? ) 呼吸呼吸 食物食物 飲水飲水人體危害人體危害POPs在環(huán)境中的轉(zhuǎn)歸在環(huán)境中的轉(zhuǎn)歸二、持久性有機(jī)污染物的特性二、持久性有機(jī)污染物的特性POPs，最早也要到未來第七代，最早也要到未來第七代人體內(nèi)才不會檢出。人體內(nèi)才不會檢出。u在水體中的半衰期：大多在在水體中的半衰期：大多在幾十天至幾十天至2020年，個(gè)別長達(dá)年，個(gè)別長達(dá)100100年；年；u在土壤中半衰期：大多在在土壤中半衰期：大多在1-121-12年年，個(gè)別長達(dá)，個(gè)別長達(dá)600600年年；它；它們的生物富集因子（們的生物富集因子（BCFBCF）高達(dá)）高達(dá)4000-700004000-70000之間

7、；之間；u美國環(huán)境保護(hù)署在美國環(huán)境保護(hù)署在19941994年年9 9月向公眾發(fā)表了一份報(bào)告，月向公眾發(fā)表了一份報(bào)告，清楚描述了二惡英是人類健康的嚴(yán)重威脅，可以與清楚描述了二惡英是人類健康的嚴(yán)重威脅，可以與6060年代的年代的DDTDDT相比。相比。 POPsPOPs在環(huán)境中的半衰期在環(huán)境中的半衰期 容易通過周圍媒介富集到生物體內(nèi)，并容易通過周圍媒介富集到生物體內(nèi)，并通過食物鏈的生物放大作用達(dá)到中毒濃度。通過食物鏈的生物放大作用達(dá)到中毒濃度。二、持久性有機(jī)污染物的特性二、持久性有機(jī)污染物的特性蝦體內(nèi)則為蝦體內(nèi)則為以以DDTDDT為例為例POPs物質(zhì)因具有半揮發(fā)性，能夠以蒸氣形式物質(zhì)因具有半揮發(fā)性

8、，能夠以蒸氣形式存在或者吸附在大氣顆粒物上，可在大氣環(huán)境中存在或者吸附在大氣顆粒物上，可在大氣環(huán)境中作遠(yuǎn)距離遷移，但不會永久停留在大氣中，可重作遠(yuǎn)距離遷移，但不會永久停留在大氣中，可重新沉降到地球上。這一特性使得在全球的每一個(gè)新沉降到地球上。這一特性使得在全球的每一個(gè)角落，包括大陸、沙漠、海洋和南北極地區(qū)都可角落，包括大陸、沙漠、海洋和南北極地區(qū)都可監(jiān)測到它們的存在。監(jiān)測到它們的存在。 二、持久性有機(jī)污染物的特性二、持久性有機(jī)污染物的特性二、持久性有機(jī)污染物的特性二、持久性有機(jī)污染物的特性u 一些一些POPsPOPs具有具有“三致三致”效應(yīng)（致癌、致畸、致突變）效應(yīng)（致癌、致畸、致突變）u 且

9、能導(dǎo)致且能導(dǎo)致生物體內(nèi)分泌紊亂、生殖及免疫機(jī)能失調(diào)生物體內(nèi)分泌紊亂、生殖及免疫機(jī)能失調(diào)尤先科尤先科POPs中毒前后對比圖中毒前后對比圖u 我國不少地區(qū)我國不少地區(qū)土壤中殘留相當(dāng)量的土壤中殘留相當(dāng)量的有機(jī)氯農(nóng)藥，我國許多地區(qū)有機(jī)氯農(nóng)藥，我國許多地區(qū)種植的谷類、蘋果、茶葉、人參、中草藥等種植的谷類、蘋果、茶葉、人參、中草藥等糧食作物和經(jīng)濟(jì)作糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物，甚至母乳中，都能檢測出物，甚至母乳中，都能檢測出POPsPOPs污染物污染物u 環(huán)境中微量環(huán)境中微量POPsPOPs，對生態(tài)環(huán)境、人體健康造成的不良影響具有，對生態(tài)環(huán)境、人體健康造成的不良影響具有長期性、隱蔽性和滯后性長期性、隱蔽性和滯后性u

10、 垃圾焚燒能產(chǎn)生二惡英，氯堿工業(yè)和有機(jī)氯生產(chǎn)也會產(chǎn)生二惡垃圾焚燒能產(chǎn)生二惡英，氯堿工業(yè)和有機(jī)氯生產(chǎn)也會產(chǎn)生二惡英，含有微量二惡英的五氯酚鈉在長江中下游地區(qū)長期作為滅英，含有微量二惡英的五氯酚鈉在長江中下游地區(qū)長期作為滅釘螺藥劑使用釘螺藥劑使用u 有機(jī)氯化學(xué)品在我國使用領(lǐng)域還很多：有機(jī)氯化學(xué)品在我國使用領(lǐng)域還很多：2,4-D2,4-D可作為植物生長可作為植物生長調(diào)節(jié)劑，用于一些蔬菜的催熟；調(diào)節(jié)劑，用于一些蔬菜的催熟；四氯苯醌四氯苯醌可用于醫(yī)藥染色劑，可用于醫(yī)藥染色劑，這兩種化學(xué)品中都可能含有二惡英類雜質(zhì)這兩種化學(xué)品中都可能含有二惡英類雜質(zhì)u 人類無時(shí)無刻在接觸到來自工業(yè)和環(huán)境的微量有機(jī)污染物，人

11、類無時(shí)無刻在接觸到來自工業(yè)和環(huán)境的微量有機(jī)污染物，POPsPOPs對人體的急、慢性毒作用和對人體的急、慢性毒作用和“三致三致”效應(yīng)不容忽視效應(yīng)不容忽視 POPs的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)POPs的危害的危害 與常規(guī)污染物不同，持久性有機(jī)污染物對人類健康和自與常規(guī)污染物不同，持久性有機(jī)污染物對人類健康和自然環(huán)境然環(huán)境危害更大危害更大，如：，如：u 在自然環(huán)境中在自然環(huán)境中滯留時(shí)間長滯留時(shí)間長、極難降解極難降解、 u 具有很具有很強(qiáng)的親脂性強(qiáng)的親脂性、u 被生物體攝入后被生物體攝入后不易分解不易分解、u 容易在食物鏈中容易在食物鏈中富集富集、并沿著食物鏈、并沿著食物鏈濃縮放大濃縮放大u 對人類和動物對人

12、類和動物毒性極大毒性極大。u 很多持久性有機(jī)污染物，不僅具有很多持久性有機(jī)污染物，不僅具有致癌、致畸、致癌、致畸、致突變性致突變性，而且還具有，而且還具有內(nèi)分泌干擾內(nèi)分泌干擾作用。作用。 持久性有機(jī)污染物對人類的影響會持續(xù)幾代人，對人類生持久性有機(jī)污染物對人類的影響會持續(xù)幾代人，對人類生存繁衍和可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成重大威脅。存繁衍和可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成重大威脅。內(nèi)分泌干擾免疫毒性生殖系統(tǒng)毒性 神經(jīng)系統(tǒng)毒性 內(nèi)臟器官毒性 致癌、致畸、致突變 AirFoodWaterPOPs人體危害 2001 2001年年5 5月月2323日，包括中國在內(nèi)的日，包括中國在內(nèi)的9090個(gè)國家共同簽署了個(gè)國家共同簽署了斯德哥爾摩

13、公約斯德哥爾摩公約，正式啟動了人類向，正式啟動了人類向POPsPOPs宣戰(zhàn)的進(jìn)程；宣戰(zhàn)的進(jìn)程； 我國對我國對POPsPOPs的控制高度重視，包括的控制高度重視，包括POPsPOPs的生產(chǎn)、流通和的生產(chǎn)、流通和使用、進(jìn)出口、排放、庫存和廢棄處置以及替代品開發(fā)使用、進(jìn)出口、排放、庫存和廢棄處置以及替代品開發(fā)等；等； u POPsPOPs分析、檢測和監(jiān)控分析、檢測和監(jiān)控u 新新POPsPOPs預(yù)警和評估預(yù)警和評估u 與二惡英類副產(chǎn)物相關(guān)的清潔生產(chǎn)和最佳可行技術(shù)與二惡英類副產(chǎn)物相關(guān)的清潔生產(chǎn)和最佳可行技術(shù)u 源頭控制源頭控制POPsPOPs產(chǎn)生產(chǎn)生u 廢棄廢棄POPsPOPs處置處置、削減和淘汰削減和

14、淘汰POPsPOPsu 2010 2010年前，中國將基本消除年前，中國將基本消除氯丹、滅蟻氯丹、滅蟻靈靈和防污漆用途和防污漆用途滴滴涕滴滴涕的生產(chǎn)和使用；的生產(chǎn)和使用；u 2015 2015年前，完成已識別年前，完成已識別高風(fēng)險(xiǎn)在用含多高風(fēng)險(xiǎn)在用含多氯聯(lián)苯氯聯(lián)苯電力裝置的環(huán)境電力裝置的環(huán)境無害化處理，消除無害化處理，消除全部殺蟲劑類持久性污染物的全部殺蟲劑類持久性污染物的生產(chǎn)和使用；生產(chǎn)和使用；u 2015 2015年，實(shí)現(xiàn)年，實(shí)現(xiàn)二惡英排放不增長二惡英排放不增長。 POPs 的削減控制研究的削減控制研究u 目前在全國范圍內(nèi)開展針對中國國情的目前在全國范圍內(nèi)開展針對中國國情的POPsPOPs

15、生成和削減技術(shù)原理生成和削減技術(shù)原理研究研究u 我們國家環(huán)境污染控制，一直以我們國家環(huán)境污染控制，一直以總量控制總量控制為主，如對水質(zhì)污染控制指標(biāo)為主，如對水質(zhì)污染控制指標(biāo)主要是主要是BODBOD和和CODCOD，然而，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中大多，然而，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中大多不包含微量不包含微量POPsPOPs控制指標(biāo)；控制指標(biāo)；u 二惡英類二惡英類POPsPOPs來源十分廣泛，來源十分廣泛，燃煤、燃油、燃燒木材燃煤、燃油、燃燒木材等燃燒過程會產(chǎn)生等燃燒過程會產(chǎn)生二惡英類，機(jī)動車尾氣、香煙煙氣中檢測到了二惡英，森林火災(zāi)也會產(chǎn)二惡英類，機(jī)動車尾氣、香煙煙氣中檢測到了二惡英，森林火災(zāi)也會產(chǎn)生二惡英；生二惡英；u 人類

16、不可能消滅人類不可能消滅POPsPOPs，只有減少人為因素向環(huán)境釋放，只有減少人為因素向環(huán)境釋放POPsPOPs，人類生產(chǎn)生，人類生產(chǎn)生活才能與環(huán)境保護(hù)達(dá)到活才能與環(huán)境保護(hù)達(dá)到和諧統(tǒng)一和諧統(tǒng)一。與工業(yè)發(fā)達(dá)國家走過的環(huán)境保護(hù)歷程相似，在環(huán)境惡化趨勢得到抑制之與工業(yè)發(fā)達(dá)國家走過的環(huán)境保護(hù)歷程相似，在環(huán)境惡化趨勢得到抑制之后，環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)必將后，環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)必將由總量控制向微量持久性有毒污染物削減轉(zhuǎn)移；由總量控制向微量持久性有毒污染物削減轉(zhuǎn)移；國家環(huán)保部已組織開展了有關(guān)國家環(huán)保部已組織開展了有關(guān)POPsPOPs的國際合作項(xiàng)目，如的國際合作項(xiàng)目，如有機(jī)氯農(nóng)藥污染有機(jī)氯農(nóng)藥污染控制項(xiàng)目、多氯聯(lián)苯污染現(xiàn)狀

17、調(diào)查與控制項(xiàng)目控制項(xiàng)目、多氯聯(lián)苯污染現(xiàn)狀調(diào)查與控制項(xiàng)目等；等；科技部在科技部在973973、863863項(xiàng)目中，也啟動了有關(guān)項(xiàng)目中，也啟動了有關(guān)POPsPOPs污染控制的項(xiàng)目，如污染控制的項(xiàng)目，如“持持久性有機(jī)污染物的環(huán)境行為、毒性效應(yīng)與控制技術(shù)原理久性有機(jī)污染物的環(huán)境行為、毒性效應(yīng)與控制技術(shù)原理”“”“土壤復(fù)合有土壤復(fù)合有機(jī)污染特征、界面行為及修復(fù)技術(shù)原理機(jī)污染特征、界面行為及修復(fù)技術(shù)原理”等；等；國家自然科學(xué)基金委員會、中國科學(xué)院也大力支持有關(guān)國家自然科學(xué)基金委員會、中國科學(xué)院也大力支持有關(guān)POPsPOPs的基礎(chǔ)科學(xué)的基礎(chǔ)科學(xué)研究項(xiàng)目研究項(xiàng)目。第二節(jié)第二節(jié) 我國土壤有機(jī)污染現(xiàn)狀我國土壤有機(jī)

18、污染現(xiàn)狀周啟星等，周啟星等，2004一、一、POPs在中國的歷史和現(xiàn)狀在中國的歷史和現(xiàn)狀 我國仍在生產(chǎn)或使用的殺蟲劑類我國仍在生產(chǎn)或使用的殺蟲劑類POPs 滴滴涕滴滴涕 氯丹和滅蟻靈氯丹和滅蟻靈 六氯苯六氯苯28我國我國POPsPOPs生產(chǎn)企業(yè)分布圖生產(chǎn)企業(yè)分布圖仍在生產(chǎn)或使用的殺蟲劑類仍在生產(chǎn)或使用的殺蟲劑類POPs滴滴涕滴滴涕中國從上世紀(jì)五十年代開始生產(chǎn)，歷史上曾有11個(gè)生產(chǎn)企業(yè)，至今總產(chǎn)量為45.9萬噸，約占國際用量的的20%。1983年，滴滴涕被禁止在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域使用?，F(xiàn)僅保留天津大沽化工廠和揚(yáng)州農(nóng)藥廠2個(gè)合法企業(yè)，平均每年產(chǎn)量為50006000噸。 現(xiàn)保留的廠主要考慮：三氯殺螨醇農(nóng)藥需以

19、此為中間體；并為防治大規(guī)模瘧疾爆發(fā)而保存生產(chǎn)能力。 天津化工廠天津化工廠DDTDDT生產(chǎn)車間生產(chǎn)車間仍在生產(chǎn)或使用的殺蟲劑類仍在生產(chǎn)或使用的殺蟲劑類POPsPOPs氯丹和滅蟻靈氯丹和滅蟻靈氯丹：目前累計(jì)生產(chǎn)8223噸，年產(chǎn)量為450噸，主要作為建筑白蟻防治、用于堤壩、電線電纜保護(hù)以及甘蔗生產(chǎn)和養(yǎng)蠶業(yè)。滅蟻靈：現(xiàn)有5家生產(chǎn)廠，年產(chǎn)量為31噸，累計(jì)產(chǎn)量為151噸。主要用于白蟻滅治。溧陽市光華化工有限公司溧陽市光華化工有限公司氯丹和滅蟻靈簡易場所氯丹和滅蟻靈簡易場所仍在生產(chǎn)或使用的殺蟲劑類仍在生產(chǎn)或使用的殺蟲劑類POPsPOPs六氯苯六氯苯六氯苯主要用于生產(chǎn)五氯酚鈉，大部分用于殺滅釘螺內(nèi)的血吸蟲，少

20、量用于木材處理和防腐?，F(xiàn)有天津大沽化工廠一家生產(chǎn)廠。至今總產(chǎn)量為79278噸，其中78323噸用于生產(chǎn)五氯酚鈉。在公約談判期間，除中國外，還有6個(gè)國家提出申請六氯苯作為中間體的豁免。天津大沽化工廠天津大沽化工廠- -含六氯苯廢棄物含六氯苯廢棄物從未生產(chǎn)或已停產(chǎn)的殺蟲劑類從未生產(chǎn)或已停產(chǎn)的殺蟲劑類POPsPOPs 艾氏劑和狄氏劑曾在我國研制但未規(guī)模生產(chǎn)。 異狄氏劑從未研制也未生產(chǎn)和使用。 七氯曾有生產(chǎn)和使用，累計(jì)產(chǎn)量小于100噸，用于鐵路枕木的防蟲防腐，20世紀(jì)80年代停產(chǎn)。 毒殺芬：70、80年代曾有大量生產(chǎn)和使用，曾有16個(gè)生產(chǎn)企業(yè)，1985年關(guān)閉所有生產(chǎn)企業(yè)，總產(chǎn)量20660噸。工業(yè)化學(xué)品

21、工業(yè)化學(xué)品POPs-PCBsPOPs-PCBs情況情況 中國PCBs總產(chǎn)量約為10,000噸。進(jìn)口設(shè)備中含有多氯聯(lián)苯約4000噸?？偭考s14000噸。 含多氯聯(lián)苯的電容器或變壓器仍有部分在運(yùn)行。 1980年停止了多氯聯(lián)苯的生產(chǎn)，用多氯聯(lián)苯的電力設(shè)備多數(shù)已到報(bào)廢年限。 多氯聯(lián)苯封存場所記錄不詳，曾多次發(fā)生多氯聯(lián)苯泄漏事件。浙江浙江PCBsPCBs泄漏污染泄漏污染副產(chǎn)物類副產(chǎn)物類POPsPOPs情況情況采用排放因子來估算。我國二惡英、呋喃的年總排放量估計(jì)為14147-16561克國際毒性當(dāng)量，是美國和日本排放量的810倍。重點(diǎn)行業(yè)為鋼鐵生產(chǎn)、醫(yī)療廢物焚燒、生活垃圾焚燒、有色金屬回收、水泥生產(chǎn)等。

22、此外，還存在廢棄POPs產(chǎn)品和大量被污染場地。39副產(chǎn)物類副產(chǎn)物類POPs排放排放我國我國POPsPOPs污染影響狀況污染影響狀況 80年代，浙江溫州、臺州村民私自拆解含有多氯聯(lián)苯的電力電容器，造成了嚴(yán)重污染。 在禁用DDT和六六六10年后，一些地區(qū)污染土壤最高殘留量仍在1mg/kg以上。 洞庭湖、鄱陽湖底泥中的二惡英含量很高； 在一些城市和地區(qū)的奶粉、牛奶和母乳中也發(fā)現(xiàn)高含量的二惡英。 嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的進(jìn)出口貿(mào)易。太原化工公司氯堿分廠太原化工公司氯堿分廠- -含二惡英污染場地含二惡英污染場地二、二、 我國土壤有機(jī)污染現(xiàn)狀我國土壤有機(jī)污染現(xiàn)狀q土壤中有機(jī)污染物主要包括揮發(fā)性有機(jī)污染物土壤中有機(jī)

23、污染物主要包括揮發(fā)性有機(jī)污染物和半揮發(fā)性有機(jī)污染物。我國土壤有機(jī)污染物的和半揮發(fā)性有機(jī)污染物。我國土壤有機(jī)污染物的主要種類包括：主要種類包括：石油烴類污染物、鹵代烴類污染石油烴類污染物、鹵代烴類污染物，農(nóng)藥類污染物、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、二噁物，農(nóng)藥類污染物、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、二噁英、鄰苯二甲酸酯等有機(jī)污染物英、鄰苯二甲酸酯等有機(jī)污染物。q 有機(jī)污染農(nóng)田土壤有機(jī)污染農(nóng)田土壤 （農(nóng)藥、石油污染、多環(huán)（農(nóng)藥、石油污染、多環(huán)芳烴芳烴等等 36,000,000 hm36,000,000 hm2 2）周啟星等，周啟星等，2004u是指兩個(gè)以上的苯環(huán)連在一起的化合物；是指兩個(gè)以上的苯環(huán)連在一起的化合物；u

24、根據(jù)苯環(huán)的連接方式，分為：根據(jù)苯環(huán)的連接方式，分為：聯(lián)苯類聯(lián)苯類、多苯代多苯代脂肪烴脂肪烴、稠環(huán)芳香烴稠環(huán)芳香烴三類。三類。 1.1.多環(huán)芳烴多環(huán)芳烴(PAHs) (PAHs) 全國土壤多環(huán)芳烴污染狀況全國土壤多環(huán)芳烴污染狀況多環(huán)芳烴的健康風(fēng)險(xiǎn)多環(huán)芳烴的健康風(fēng)險(xiǎn)l美國環(huán)境保護(hù)局優(yōu)先控制污染物美國環(huán)境保護(hù)局優(yōu)先控制污染物l“三致效應(yīng)三致效應(yīng) ” ”：致癌、致畸、致突變：致癌、致畸、致突變l光化學(xué)毒性光化學(xué)毒性 u PAHs是環(huán)境中分布最廣、危害最大的一類疏水性半揮發(fā)非極是環(huán)境中分布最廣、危害最大的一類疏水性半揮發(fā)非極性化合物；性化合物；u 是人們最早認(rèn)識到的具有致癌性、致突變性的有機(jī)化合物；是人

25、們最早認(rèn)識到的具有致癌性、致突變性的有機(jī)化合物；u 近年環(huán)境中常見的近年環(huán)境中常見的PAHs已由已由20余種增加到余種增加到30多種多種，許多國家，許多國家均將均將16種多環(huán)芳烴種多環(huán)芳烴確定為環(huán)境污染的優(yōu)先檢測物。確定為環(huán)境污染的優(yōu)先檢測物。 PAHs PAHs主要來源包括自然源和人為源主要來源包括自然源和人為源 u煉焦、煉油、垃圾焚燒、取暖加熱、汽車排放等煉焦、煉油、垃圾焚燒、取暖加熱、汽車排放等，是造成，是造成PAHsPAHs污染物的最大來源污染物的最大來源(Bjrseth et at (Bjrseth et at 1985)1985)。u燃煤、汽車尾氣排放燃煤、汽車尾氣排放，是我國目前

26、城市大氣中，是我國目前城市大氣中PAHsPAHs污染的主要來源。污染的主要來源。 一氧化碳一氧化碳 100%100%碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔?60%60%氮氧化物氮氧化物 100%100%碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔?20%20%碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔?0%20%u汽車尾氣和家庭燃柴是目前國外城市大氣中汽車尾氣和家庭燃柴是目前國外城市大氣中PAHs污染主要來源污染主要來源，我國是一個(gè)以煤炭資源為主要能源的國家，燃煤是大部分城市空，我國是一個(gè)以煤炭資源為主要能源的國家，燃煤是大部分城市空氣中氣中PAHs的主要貢獻(xiàn)者，尤其在冬季采暖期，造成的污染非常明的主要貢獻(xiàn)者，尤其在冬季采暖期，造成的污染非常明顯；顯； u

27、國外東京、葡萄牙、慕尼黑、倫敦等地的國外東京、葡萄牙、慕尼黑、倫敦等地的PAHs污染在幾個(gè)或幾污染在幾個(gè)或幾十個(gè)十個(gè)ng/m3水平水平(Coleman 1997; Alves 2001; Kavouras 1999; Schnelle 2001)，我國一些燃煤城市如南充、杭州、天津、呼和浩特、蘭州等，我國一些燃煤城市如南充、杭州、天津、呼和浩特、蘭州等地地PAHs污染水平均在幾百甚至幾千污染水平均在幾百甚至幾千ng/m3以上以上(馮沈迎等馮沈迎等 2000；朱利；朱利中等，中等，2001；趙立志等，；趙立志等，1995；彭林等，；彭林等，1999)； u珠江三角洲地區(qū)沒有采暖期，城市居民多使用

28、天然氣、煤氣等珠江三角洲地區(qū)沒有采暖期，城市居民多使用天然氣、煤氣等燃料，污染比這些燃煤城市稍輕些，但交通發(fā)達(dá)汽車尾氣的大量排燃料，污染比這些燃煤城市稍輕些，但交通發(fā)達(dá)汽車尾氣的大量排放使放使PAHs污染嚴(yán)重時(shí)也在幾百污染嚴(yán)重時(shí)也在幾百ng/m3以上以上(成玉等成玉等1998)。我國大氣我國大氣PAHsPAHs的污染相當(dāng)嚴(yán)重的污染相當(dāng)嚴(yán)重 u在我國河南林縣家用燃煤爐所產(chǎn)生的碳黑中，在我國河南林縣家用燃煤爐所產(chǎn)生的碳黑中，Wornat等等(2001)鑒定了多達(dá)鑒定了多達(dá)32種多環(huán)芳烴種多環(huán)芳烴,包括：包括：u3種強(qiáng)致癌活性種強(qiáng)致癌活性PAHs C20H12苯并芘、苯并芘、C24H14:萘并萘并(

29、2,1-a)芘、二苯并芘、二苯并(a,e)芘芘u和和7種中等致癌活性的種中等致癌活性的PAHsC20H12：苯并：苯并(b)熒蒽、熒蒽、苯并苯并(k)熒蒽，熒蒽，C22H12：苯并：苯并(ghi)北，茚并北，茚并(1,2,3-cd)芘芘,C22H14：二苯并：二苯并(a,j)蒽、二苯并蒽、二苯并(a,h)蒽，蒽，C24H14：二苯并二苯并(b,k)熒蒽熒蒽。 u受其本身理化性質(zhì)和周圍環(huán)境的影響，其中：受其本身理化性質(zhì)和周圍環(huán)境的影響，其中：u分子量小的分子量小的2-32-3環(huán)環(huán)PAHsPAHs，主要以氣態(tài)形式存在；主要以氣態(tài)形式存在；u4 4環(huán)環(huán)PAHsPAHs，在氣態(tài)和顆粒態(tài)中的分配基本相同

30、；，在氣態(tài)和顆粒態(tài)中的分配基本相同；u5-75-7環(huán)的大分子量環(huán)的大分子量PAHsPAHs，絕大部分以顆粒態(tài)形式存在，絕大部分以顆粒態(tài)形式存在，當(dāng)外界條件改變時(shí)當(dāng)外界條件改變時(shí), ,兩者可以相互轉(zhuǎn)化兩者可以相互轉(zhuǎn)化(Lee et at (Lee et at 1999)1999)。 排放到大氣中排放到大氣中PAHsPAHs的存在形態(tài)及分布的存在形態(tài)及分布 附表附表 1970200219702002年廣州市肺癌死亡率調(diào)查年廣州市肺癌死亡率調(diào)查( (人人/10/10萬人萬人) ) 1970-1972 1990-1992 2000-2002 1970-1972 1990-1992 2000-2002廣

31、州市廣州市( (城區(qū)城區(qū)) 13.65 41.54 53.72) 13.65 41.54 53.72荔灣區(qū)荔灣區(qū)( (老區(qū)老區(qū)) 23.03 58.04 65.82) 23.03 58.04 65.82白云區(qū)白云區(qū)( (近郊近郊) 11.55 16.13 29.36) 11.55 16.13 29.36從化縣從化縣( (遠(yuǎn)郊遠(yuǎn)郊) 5.69 9.63 11.89) 5.69 9.63 11.89 廣州市是中國南方大城市，過去廣州市是中國南方大城市，過去3030年的調(diào)查年的調(diào)查資料顯示大氣污染與肺癌高死亡率資料顯示大氣污染與肺癌高死亡率有有關(guān)關(guān)2. 2. 多氯聯(lián)苯多氯聯(lián)苯 多氯聯(lián)苯多氯聯(lián)苯(PC

32、Bs)是一類以聯(lián)苯為原料在金屬催化劑作用是一類以聯(lián)苯為原料在金屬催化劑作用下，高溫氯化生成的氯代芳烴。根據(jù)氯原子取代數(shù)和取代下，高溫氯化生成的氯代芳烴。根據(jù)氯原子取代數(shù)和取代位置的不同共有位置的不同共有209種同類物種同類物 。 我國土壤中含量最多的我國土壤中含量最多的PCB為為含氯同系物，其主要類別為三氯含氯同系物，其主要類別為三氯聯(lián)苯，其次為二氯聯(lián)苯。全國范聯(lián)苯，其次為二氯聯(lián)苯。全國范圍內(nèi)，圍內(nèi)，PCBs均值為均值為515pg/g，最，最小值為小值為138pg/g，最大值為，最大值為1840pg/g。農(nóng)村。農(nóng)村/偏遠(yuǎn)地區(qū)主要的偏遠(yuǎn)地區(qū)主要的同系物為三氯聯(lián)苯（同系物為三氯聯(lián)苯（55%、38%

33、），其次為二氯聯(lián)苯（），其次為二氯聯(lián)苯（31%、25%）；而城市主要為六氯聯(lián)苯）；而城市主要為六氯聯(lián)苯（31%），其次為三氯聯(lián)苯（），其次為三氯聯(lián)苯（21%）。）。全國土壤全國土壤PCB含量分布（含量分布（Ren et al., EST, 2007,41:3871-3876) 多氯聯(lián)苯的生態(tài)健康風(fēng)險(xiǎn)多氯聯(lián)苯的生態(tài)健康風(fēng)險(xiǎn) “三致效應(yīng)三致效應(yīng) ” ”：致癌、致畸、致突變：致癌、致畸、致突變 動物實(shí)驗(yàn)表明，動物實(shí)驗(yàn)表明，PCBsPCBs對皮膚、肝臟、胃腸系統(tǒng)、神對皮膚、肝臟、胃腸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)的病變甚至癌變都有誘導(dǎo)效經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)的病變甚至癌變都有誘導(dǎo)效應(yīng)。一些應(yīng)。

34、一些PCBsPCBs同類物會影響哺乳動物和鳥類的繁殖，對人同類物會影響哺乳動物和鳥類的繁殖，對人類健康也具有潛在致癌性。類健康也具有潛在致癌性。 PCBsPCBs污染重大歷史事件污染重大歷史事件u震驚世界的八大公害之一的震驚世界的八大公害之一的“米糠油事件米糠油事件”：u19681968年年3 3月，日本九州市愛知縣的一家糧食加工公司食用月，日本九州市愛知縣的一家糧食加工公司食用油工廠在生產(chǎn)米糠油時(shí)，一種油工廠在生產(chǎn)米糠油時(shí)，一種有毒物質(zhì)多氯聯(lián)苯混入米糠有毒物質(zhì)多氯聯(lián)苯混入米糠油中油中，引起許多人在使用后中毒死亡；米糠油的副產(chǎn)品，引起許多人在使用后中毒死亡；米糠油的副產(chǎn)品黑黑油作為家禽飼料油作

35、為家禽飼料，引起大量家禽死亡；，引起大量家禽死亡；u食用中毒者超過食用中毒者超過14001400人人，至，至7 7、8 8月份超過月份超過50005000人，人，1616人死人死亡，實(shí)際受害者亡，實(shí)際受害者1300013000人。幾十萬只雞死亡。人。幾十萬只雞死亡。多氯聯(lián)苯能多氯聯(lián)苯能積累在人體內(nèi)，不易排出，也沒有有效的治療方法積累在人體內(nèi)，不易排出，也沒有有效的治療方法。u19791979年，中國臺灣省也重演了類似的悲劇。年，中國臺灣省也重演了類似的悲劇。多氯聯(lián)苯的產(chǎn)生與來源多氯聯(lián)苯的產(chǎn)生與來源 PCBsPCBs具有良好的化學(xué)惰性、抗熱性、不可燃性、具有良好的化學(xué)惰性、抗熱性、不可燃性、低蒸

36、氣壓和高介電常數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，因此曾被作為熱低蒸氣壓和高介電常數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，因此曾被作為熱交換劑、潤滑劑、變壓器和電容器內(nèi)的絕緣介質(zhì)交換劑、潤滑劑、變壓器和電容器內(nèi)的絕緣介質(zhì)、增塑劑、石蠟擴(kuò)充劑、黏合劑、有機(jī)稀釋劑、增塑劑、石蠟擴(kuò)充劑、黏合劑、有機(jī)稀釋劑、除塵劑、殺蟲劑、切割油、壓敏復(fù)寫紙以及阻燃除塵劑、殺蟲劑、切割油、壓敏復(fù)寫紙以及阻燃劑等重要的化工產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于電力工業(yè)、塑劑等重要的化工產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于電力工業(yè)、塑料加工和印刷等領(lǐng)域。料加工和印刷等領(lǐng)域。 19771977年后各國陸續(xù)停產(chǎn)年后各國陸續(xù)停產(chǎn) 3. 3. 二噁英類物質(zhì)二噁英類物質(zhì) 多氯代對苯并二噁英和多氯代對苯并呋喃（多氯代對苯并二噁英

37、和多氯代對苯并呋喃（PCDDsPCDFs）是兩組具有類似化學(xué)性質(zhì)的）是兩組具有類似化學(xué)性質(zhì)的多氯代芳烴類化臺物，其分子結(jié)構(gòu)主要為對苯并多氯代芳烴類化臺物，其分子結(jié)構(gòu)主要為對苯并二噁英分子和對苯并呋喃分子上的氫原子被氯原二噁英分子和對苯并呋喃分子上的氫原子被氯原子所取代，形成一系列具有不同取代數(shù)目和取代子所取代，形成一系列具有不同取代數(shù)目和取代位置的氯代化舍物。位置的氯代化舍物。 我國二噁英類的年排放量估算我國二噁英類的年排放量估算 我國二惡英類的年總排放量在 10 kg TEQ左右，其中向大氣的排放量在5 kg TEQ左右。我國生活垃圾焚燒總的二惡英類排放量在為338 g TEQ，其中向大氣排

38、放126 g TEQ；以目前規(guī)劃中生活垃圾焚燒廠所采用的焚燒技術(shù)和污控措施分析，在保持現(xiàn)有焚燒設(shè)施的情況下，如果生活垃圾年焚燒量達(dá)到2000萬噸時(shí)，焚燒設(shè)施向大氣排放二惡英類的量可能會增加25 g TEQ，達(dá)到 150 g TEQ左右。二二噁噁英在環(huán)境中轉(zhuǎn)移的示意圖英在環(huán)境中轉(zhuǎn)移的示意圖二噁英的毒性效應(yīng)二噁英的毒性效應(yīng) 急性毒性急性毒性 免疫毒性免疫毒性 生殖、胚胎毒性生殖、胚胎毒性 致畸性致畸性 致癌性致癌性 二惡英抑制神經(jīng)細(xì)胞乙酰膽堿酯酶（二惡英抑制神經(jīng)細(xì)胞乙酰膽堿酯酶（AChE）活性的作用機(jī)理）活性的作用機(jī)理免疫毒性：內(nèi)分泌毒性和抑制免疫。免疫毒性：內(nèi)分泌毒性和抑制免疫。生殖、胚胎毒性：

39、特別可能使男性雌生殖、胚胎毒性：特別可能使男性雌性化；還可引起嚴(yán)重的皮膚病和傷及性化；還可引起嚴(yán)重的皮膚病和傷及胎兒。胎兒?！叭氯隆倍拘裕褐禄?、致癌、致突變毒性：致畸、致癌、致突變，被世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究中心，被世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究中心確定為一級致癌物。確定為一級致癌物。 1973 1973年國際環(huán)境衛(wèi)生科學(xué)研究會議開始注意二惡年國際環(huán)境衛(wèi)生科學(xué)研究會議開始注意二惡英的環(huán)境危害和行為，二惡英是一種有毒的含氯化合英的環(huán)境危害和行為，二惡英是一種有毒的含氯化合物，是目前世界已知的有毒化合物中毒性最強(qiáng)的，當(dāng)物，是目前世界已知的有毒化合物中毒性最強(qiáng)的，當(dāng)今世界上毒性最大、最危險(xiǎn)的環(huán)境污染物

40、之一。今世界上毒性最大、最危險(xiǎn)的環(huán)境污染物之一。 我國二惡英的來源主要包括：我國二惡英的來源主要包括：1 1）五氯酚鈉雜質(zhì)）五氯酚鈉雜質(zhì)2 2）造紙、漂白排放）造紙、漂白排放3 3）農(nóng)藥、化工、鋼鐵冶煉的中間過程）農(nóng)藥、化工、鋼鐵冶煉的中間過程4 4）垃圾焚燒過程）垃圾焚燒過程 西方發(fā)達(dá)國家二惡英的來源主要是：西方發(fā)達(dá)國家二惡英的來源主要是：垃圾焚燒過程垃圾焚燒過程二惡英的來源二惡英的來源u主要來源：主要來源：不完全燃燒、生產(chǎn)殺蟲劑和其它氯化物不完全燃燒、生產(chǎn)殺蟲劑和其它氯化物時(shí)產(chǎn)生的，時(shí)產(chǎn)生的，如燃燒醫(yī)用垃圾、城市垃圾、有毒廢物、泥炭、煤、木頭時(shí)排如燃燒醫(yī)用垃圾、城市垃圾、有毒廢物、泥炭、煤

41、、木頭時(shí)排放的廢氣。放的廢氣。 u二惡英環(huán)境污染的新來源：二惡英環(huán)境污染的新來源：城市城市垃圾焚燒、垃圾焚燒、含氯化學(xué)工業(yè)（含氯化學(xué)工業(yè)（紙紙漿氯漂白）、漿氯漂白）、PVC(PVC(聚氯乙烯聚氯乙烯) )材料，以及汽車尾氣。材料，以及汽車尾氣。 u90%90%以上的人體二惡英接觸來源于食品。以上的人體二惡英接觸來源于食品。4. 4. 農(nóng)藥農(nóng)藥 有機(jī)氯農(nóng)藥有機(jī)氯農(nóng)藥 ： DDT、林丹、氯丹、毒殺芬、林丹、氯丹、毒殺芬 有機(jī)磷農(nóng)藥有機(jī)磷農(nóng)藥 ： 磷酸酯、硫代磷酸酯、磷酰胺和硫代磷酰胺磷酸酯、硫代磷酸酯、磷酰胺和硫代磷酰胺類、膦酸酯和硫代膦酸酯類類、膦酸酯和硫代膦酸酯類世界各地的農(nóng)藥使用情況世界各地

42、的農(nóng)藥使用情況近年全球農(nóng)藥市場情況（億美元）近年全球農(nóng)藥市場情況（億美元）近年來我國農(nóng)藥產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)（萬噸）近年來我國農(nóng)藥產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)（萬噸） 我國農(nóng)藥用量大約在我國農(nóng)藥用量大約在250萬噸，生產(chǎn)量已達(dá)萬噸，生產(chǎn)量已達(dá)400萬噸以上。萬噸以上。農(nóng)藥生產(chǎn)主要集中在江蘇、浙江、天津、山東等省市，其農(nóng)藥生產(chǎn)主要集中在江蘇、浙江、天津、山東等省市，其中江蘇和浙江的農(nóng)藥產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的中江蘇和浙江的農(nóng)藥產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的1/3以上，農(nóng)藥以上，農(nóng)藥使用量較大的是山東、江蘇、廣東、浙江等省市，全國農(nóng)使用量較大的是山東、江蘇、廣東、浙江等省市，全國農(nóng)藥平均使用水平每年達(dá)藥平均使用水平每年達(dá)2.34 kghm-1。

43、農(nóng)藥的利用率只有農(nóng)藥的利用率只有10%20%，其余進(jìn)入農(nóng)作物、土壤。，其余進(jìn)入農(nóng)作物、土壤。太湖流域農(nóng)田土壤中太湖流域農(nóng)田土壤中15種多氯聯(lián)苯同系物檢出率為種多氯聯(lián)苯同系物檢出率為100%，六六六、，六六六、DDT超標(biāo)率為超標(biāo)率為28%和和24%，上海市郊區(qū)農(nóng)田中，上海市郊區(qū)農(nóng)田中的的DDT含量嚴(yán)重超標(biāo)，南京市菜地土壤中六六六和含量嚴(yán)重超標(biāo)，南京市菜地土壤中六六六和DDT的檢出率為的檢出率為100%。 我國每年由于農(nóng)藥污染食品而造成的中毒者人數(shù)年均近我國每年由于農(nóng)藥污染食品而造成的中毒者人數(shù)年均近20萬，約占食物中毒人數(shù)的三分之一。萬，約占食物中毒人數(shù)的三分之一。全國土壤農(nóng)藥污染情況全國土壤農(nóng)

44、藥污染情況 磺酰脲類除草劑在土壤中降磺酰脲類除草劑在土壤中降解緩慢，殘效期長，土壤中的累解緩慢，殘效期長，土壤中的累積殘留往往對下茬作物產(chǎn)生藥害積殘留往往對下茬作物產(chǎn)生藥害。2005年內(nèi)蒙古呼倫貝爾市年內(nèi)蒙古呼倫貝爾市1300萬畝大豆田因除草劑藥害減產(chǎn)萬畝大豆田因除草劑藥害減產(chǎn)30%；黑龍江省；黑龍江省5000萬畝大豆田萬畝大豆田因除草劑藥害，減產(chǎn)因除草劑藥害，減產(chǎn)25億公斤。億公斤。 DDT DDT在在20世紀(jì)世紀(jì)70年代以前是全世界最常用的殺蟲年代以前是全世界最常用的殺蟲劑。劑。 DDT對人、畜的急性毒性很小。大白鼠對人、畜的急性毒性很小。大白鼠LD50(半半致死劑量致死劑量)為為250

45、mg/kg。但由于。但由于DDT脂溶性強(qiáng)，脂溶性強(qiáng)，水溶性差水溶性差(分別為分別為100000和和0.002mg/L,相差相差5000萬萬倍倍)，它可以長期在脂肪組織中蓄積，并通過食物，它可以長期在脂肪組織中蓄積，并通過食物鏈在動物體內(nèi)高度富集，使居于食物鏈末端的生鏈在動物體內(nèi)高度富集，使居于食物鏈末端的生物體內(nèi)蓄積濃度比最初環(huán)境所含農(nóng)藥濃度高出數(shù)物體內(nèi)蓄積濃度比最初環(huán)境所含農(nóng)藥濃度高出數(shù)百萬倍，對機(jī)體構(gòu)成危害。百萬倍，對機(jī)體構(gòu)成危害。 u 影響人體和生物健康影響人體和生物健康 土壤可以通過食物鏈影響人體健康；土壤可以通過食物鏈影響人體健康；u 影響農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量影響農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量 植

46、物可從污染土壤中吸收污染物，引起植物代謝植物可從污染土壤中吸收污染物，引起植物代謝失調(diào)，生長發(fā)育受阻或?qū)е逻z傳變異。失調(diào)，生長發(fā)育受阻或?qū)е逻z傳變異。u 影響生態(tài)系統(tǒng)安全影響生態(tài)系統(tǒng)安全 通過生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)，影響整個(gè)通過生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)，影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)。土壤有機(jī)污染的危害土壤有機(jī)污染的危害 農(nóng)藥等農(nóng)藥等POPsPOPs 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動化化學(xué)學(xué)污污染染物物POPsPOPs的根際吸收、的根際吸收、轉(zhuǎn)化、降解過程轉(zhuǎn)化、降解過程POPsPOPs在土壤水體作物系統(tǒng)遷移在土壤水體作物系統(tǒng)遷移 土水中土水中POPs POPs 轉(zhuǎn)化、遷移、轉(zhuǎn)化、遷移、降解過程降

47、解過程水生生物中水生生物中POPsPOPs積累與代謝積累與代謝農(nóng)作物中農(nóng)作物中POPsPOPs積累與代謝積累與代謝生物毒性評價(jià)生物毒性評價(jià)生物毒性評價(jià)生物毒性評價(jià)Stress responses to PAHs in plantAlkioetal.,J.Exp.Bot.2005第三節(jié)第三節(jié) 土壤有機(jī)污染生物修復(fù)土壤有機(jī)污染生物修復(fù) u微生物修復(fù)概況微生物修復(fù)概況微生物修復(fù)的概念微生物修復(fù)的概念微生物修復(fù)發(fā)展歷史微生物修復(fù)發(fā)展歷史微生物修復(fù)類型微生物修復(fù)類型u土壤有機(jī)污染的生物修復(fù)土壤有機(jī)污染的生物修復(fù)u有機(jī)污染土壤生物修復(fù)工有機(jī)污染土壤生物修復(fù)工程程u有機(jī)污染土壤植物修復(fù)有機(jī)污染土壤植物修復(fù)u

48、 光化學(xué)降解u 化學(xué)降解u 生物降解 轉(zhuǎn)化快轉(zhuǎn)化快，如葡萄糖化合物被微生物和豐富，如葡萄糖化合物被微生物和豐富O O2 2的環(huán)境的環(huán)境中時(shí)；中時(shí)； 降解非常緩慢降解非常緩慢，如黑暗、干燥埃及法老墳?zāi)怪械墓龋绾诎?、干燥埃及法老墳?zāi)怪械墓攘?，幾千年不腐變（環(huán)境條件不適合降解）。粒，幾千年不腐變（環(huán)境條件不適合降解）。 環(huán)境中有機(jī)化合物降解環(huán)境中有機(jī)化合物降解 研究證明，土壤中生物降解是主要機(jī)制，而研究證明，土壤中生物降解是主要機(jī)制，而微微生物生物在生物降解中占首要地位。在生物降解中占首要地位。一、微生物修復(fù)概況一、微生物修復(fù)概況幾個(gè)術(shù)語幾個(gè)術(shù)語生物轉(zhuǎn)化生物轉(zhuǎn)化：在生物酶作用下，使在生物酶作用下，

49、使污染物形態(tài)、結(jié)構(gòu)污染物形態(tài)、結(jié)構(gòu)發(fā)發(fā)生改變，因而使污染物的毒性加強(qiáng)或減弱；生改變，因而使污染物的毒性加強(qiáng)或減弱；生物降解生物降解：在生物酶作用下，有機(jī)物經(jīng)過一系列的生在生物酶作用下，有機(jī)物經(jīng)過一系列的生物化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為簡單化合物的現(xiàn)象；物化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為簡單化合物的現(xiàn)象；礦化礦化（終極生物降解）：（終極生物降解）：有機(jī)物生物降解為有機(jī)物生物降解為二氧化碳二氧化碳和水和水的過程的過程; ;共代謝共代謝：不與微生物生長相關(guān)聯(lián)的有機(jī)物降解代謝不與微生物生長相關(guān)聯(lián)的有機(jī)物降解代謝 微生物只能使有機(jī)物發(fā)生轉(zhuǎn)化，而不能利用它們作微生物只能使有機(jī)物發(fā)生轉(zhuǎn)化，而不能利用它們作為碳源和能量維持生長，必須補(bǔ)充

50、其它的基質(zhì)。為碳源和能量維持生長，必須補(bǔ)充其它的基質(zhì)。微生物修復(fù)概念微生物修復(fù)概念 是指通過微生物的作用清除土壤和水體中的污染是指通過微生物的作用清除土壤和水體中的污染物，或是使污染物無害化的過程。物，或是使污染物無害化的過程。 它包括自然和人為控制條件下的污染物降解或無它包括自然和人為控制條件下的污染物降解或無害化過程。害化過程。微生物對污染物降解機(jī)制微生物對污染物降解機(jī)制 礦化作用（礦化作用（mineralization） 指有機(jī)物在微指有機(jī)物在微生物的作用下徹底分解為生物的作用下徹底分解為H2O、CO2和簡單的無機(jī)化合和簡單的無機(jī)化合物的過程，是徹底的生物降解（終極降解物的過程，是徹底的

51、生物降解（終極降解)，可從根本，可從根本上清除有毒物質(zhì)的環(huán)境污染。實(shí)質(zhì)都是酶促反應(yīng)。上清除有毒物質(zhì)的環(huán)境污染。實(shí)質(zhì)都是酶促反應(yīng)。 共代謝作用（共代謝作用（Co-metabolism） 當(dāng)環(huán)境中當(dāng)環(huán)境中存在其他可利用的碳源和能源時(shí)，難降解的化合物才能存在其他可利用的碳源和能源時(shí)，難降解的化合物才能被利用（被修飾或轉(zhuǎn)化但非徹底降解）。被利用（被修飾或轉(zhuǎn)化但非徹底降解）。生物降解與生物催化數(shù)據(jù)庫生物降解與生物催化數(shù)據(jù)庫共收集了共收集了 1147 種化合物；種化合物； 178 條代謝途徑；條代謝途徑； 1236 種反應(yīng)；種反應(yīng)； 802 種酶；種酶；共涉及共涉及467 種微生物種微生物總結(jié)了總結(jié)了25

52、2 條生物降解與轉(zhuǎn)化的規(guī)律條生物降解與轉(zhuǎn)化的規(guī)律Dehalococcoides ethenogenes, 清清除有機(jī)溶劑造成除有機(jī)溶劑造成的污染；的污染；Pseudomonas putida KT2440, 有機(jī)污染物的有機(jī)污染物的生物修復(fù)中潛力巨大，生物修復(fù)中潛力巨大，該菌株甚至還能促進(jìn)植該菌株甚至還能促進(jìn)植物生長并具有抗植物病物生長并具有抗植物病害作用；害作用；Alcanivorax borkumensis, 海洋石油消海洋石油消除。除。Caulobacter crescentus, 應(yīng)用應(yīng)用于低營養(yǎng)水環(huán)境于低營養(yǎng)水環(huán)境的生物修復(fù)；的生物修復(fù)；455TotalGenomes438Compl

53、ete,17Incomplete，31Archaea,421Bacteria,3Viruses完成全基因組測序的環(huán)境修復(fù)修復(fù)相關(guān)完成全基因組測序的環(huán)境修復(fù)修復(fù)相關(guān)Geobacter sulfurreducens, 幫助轉(zhuǎn)化鈾和其幫助轉(zhuǎn)化鈾和其它一些放射性金它一些放射性金屬物質(zhì)屬物質(zhì)Desulfovibrio vulgaris, 幫助修復(fù)鈾幫助修復(fù)鈾和鉻等重金和鉻等重金屬污染；屬污染；Shewanella oneidensis去除鉻、鈾等環(huán)去除鉻、鈾等環(huán)境有毒金屬；境有毒金屬；Deinococcus radiodurans，地球上最耐輻地球上最耐輻射的的生物，射的的生物，耐受的輻射劑耐受的輻射劑

54、量量150萬拉德，萬拉德，是人類耐受是人類耐受1000-3000倍；倍；反應(yīng)迅速；反應(yīng)迅速；微生物是主要作用者；微生物是主要作用者；生物降解與微生物的生長直接相關(guān)；生物降解與微生物的生長直接相關(guān)；受環(huán)境因素影響大；受環(huán)境因素影響大；生物降解和轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物變化大。生物降解和轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物變化大。污染物生物降解和轉(zhuǎn)化特點(diǎn)污染物生物降解和轉(zhuǎn)化特點(diǎn)微生物活性微生物活性：最重要的影：最重要的影響因素，包括微生物種類響因素，包括微生物種類和生長速率等；不同種類和生長速率等；不同種類微生物對同一有機(jī)底物反微生物對同一有機(jī)底物反應(yīng)不同。應(yīng)不同。影響微生物降解和轉(zhuǎn)化的因素影響微生物降解和轉(zhuǎn)化的因素化合物結(jié)構(gòu)：化合物結(jié)

55、構(gòu)： 結(jié)構(gòu)簡單的較結(jié)構(gòu)簡單的較復(fù)雜的易降解，分子量小的較復(fù)雜的易降解，分子量小的較分子量大的易降解，聚合物和分子量大的易降解，聚合物和復(fù)合物抗生物降解。碳原子上復(fù)合物抗生物降解。碳原子上的氫都被烷基或芳基取代時(shí)，的氫都被烷基或芳基取代時(shí)，會形成生物阻抗物質(zhì)。會形成生物阻抗物質(zhì)。富集外源性化合物降解菌的一般方法富集外源性化合物降解菌的一般方法采自污染生境樣品或從菌種庫篩選現(xiàn)有菌株用可將降解的外源性化合物同類物預(yù)富集用外源性化合物的同類物不斷取代可降解底物以外源性化合物為唯一碳源和能源直接富集補(bǔ)加碳源，以外源性化合物為唯一氮、磷或硫源直接富集用復(fù)合培養(yǎng)基+外源性化合物進(jìn)行預(yù)富集改變外源性化合物的化

56、學(xué)結(jié)構(gòu)：共代謝與變構(gòu)化合物的降解菌共培養(yǎng)外源性化合物的總降解不斷減小補(bǔ)加碳源濃度微生物修復(fù)的發(fā)展歷史微生物修復(fù)的發(fā)展歷史 微生物降解有機(jī)污染物的技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用已微生物降解有機(jī)污染物的技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用已有幾十年的歷史，而將微生物降解技術(shù)有意識地大規(guī)模有幾十年的歷史，而將微生物降解技術(shù)有意識地大規(guī)模地應(yīng)用于受污染的土壤治理僅僅是十幾年的事。地應(yīng)用于受污染的土壤治理僅僅是十幾年的事。 美國、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國家對微生物修復(fù)技術(shù)進(jìn)行美國、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國家對微生物修復(fù)技術(shù)進(jìn)行研究，并完成了一些實(shí)際的處理工程研究，并完成了一些實(shí)際的處理工程, ,結(jié)果表明這種技結(jié)果表明這種技術(shù)是有效的、可

57、行的。術(shù)是有效的、可行的。 80年代以后基礎(chǔ)研究的成果被應(yīng)用于大范圍的污染治年代以后基礎(chǔ)研究的成果被應(yīng)用于大范圍的污染治理，并取得了相當(dāng)?shù)某晒Γ瑥亩l(fā)展成為一種新的生物理，并取得了相當(dāng)?shù)某晒?，從而發(fā)展成為一種新的生物治理技術(shù)。治理技術(shù)。美國環(huán)境保護(hù)局在阿拉斯加美國環(huán)境保護(hù)局在阿拉斯加Exxon Vadez 石油泄漏的生石油泄漏的生物修復(fù)項(xiàng)目中，短時(shí)間內(nèi)消除了污染，改善了環(huán)境，為物修復(fù)項(xiàng)目中，短時(shí)間內(nèi)消除了污染，改善了環(huán)境，為生物修復(fù)提供了一個(gè)成功的例證。生物修復(fù)提供了一個(gè)成功的例證。微生物修復(fù)的發(fā)展歷史微生物修復(fù)的發(fā)展歷史自自19911991年以來已經(jīng)舉行年以來已經(jīng)舉行2 2次國際學(xué)術(shù)會議，次

58、國際學(xué)術(shù)會議，19931993年年4 4月月在美國的圣地亞哥舉行的第在美國的圣地亞哥舉行的第2 2次國際討論會，有次國際討論會，有2626個(gè)國個(gè)國家的家的11001100多位代表參加。多位代表參加。生物修復(fù)技術(shù)被人們稱為生物處理技術(shù)的里程碑，已生物修復(fù)技術(shù)被人們稱為生物處理技術(shù)的里程碑，已經(jīng)得到世界環(huán)保部門的認(rèn)可，并引起工業(yè)界的關(guān)注。經(jīng)得到世界環(huán)保部門的認(rèn)可，并引起工業(yè)界的關(guān)注。預(yù)計(jì)生物修復(fù)服務(wù)和產(chǎn)品平均每年增長預(yù)計(jì)生物修復(fù)服務(wù)和產(chǎn)品平均每年增長15%15%，到，到19951995年美國全國的營業(yè)額可達(dá)年美國全國的營業(yè)額可達(dá)3 3億美元。億美元。 按場址：原位生物修復(fù)和異位生物修復(fù)按場址：原位

59、生物修復(fù)和異位生物修復(fù) 按條件：自然修復(fù)（土著微生物）按條件：自然修復(fù)（土著微生物） 人工控制修復(fù)（外源微生物）人工控制修復(fù)（外源微生物） 人工控制修復(fù)也稱人工控制修復(fù)也稱強(qiáng)化生物修復(fù)強(qiáng)化生物修復(fù)（enhanced bioremediation）或或工程化的生物修復(fù)工程化的生物修復(fù)（engineered bioremediation） 強(qiáng)化生物修復(fù)：生物刺激強(qiáng)化生物修復(fù)：生物刺激（biostimulation） 生物強(qiáng)化生物強(qiáng)化（bioaugmentation）微生物修復(fù)分類微生物修復(fù)分類生物刺激生物刺激（biostimulation） 滿足土著微生物生長所必需的環(huán)境條件，諸如提供電滿足土著微

60、生物生長所必需的環(huán)境條件，諸如提供電子受體、供體，氧以及營養(yǎng)物質(zhì)等。子受體、供體，氧以及營養(yǎng)物質(zhì)等。生物強(qiáng)化生物強(qiáng)化（bioaugmentation） 需要不斷地向污染環(huán)境投入外源微生物、酶、其他生需要不斷地向污染環(huán)境投入外源微生物、酶、其他生長基質(zhì)或氮、磷無機(jī)鹽。長基質(zhì)或氮、磷無機(jī)鹽。 有充分和穩(wěn)定的地下水流有充分和穩(wěn)定的地下水流 有微生物可利用的營養(yǎng)物質(zhì)有微生物可利用的營養(yǎng)物質(zhì) 有緩沖有緩沖pH的能力的能力 有使代謝能夠進(jìn)行的電子受體有使代謝能夠進(jìn)行的電子受體 如果缺少一項(xiàng)條件，將會影響微生物修復(fù)的速率和程如果缺少一項(xiàng)條件，將會影響微生物修復(fù)的速率和程度。特別是對于外來化合物，如果污染新進(jìn)