持久性有機污染物分析及處理方法的研究

我國持久性有機污染物分析及處理方法的研究摘要：介紹持久性有機污染物的定義，來源，特性。分析了持久性有機污染物在我國大氣，土壤，水環(huán)境中的污染情況以及處理方法的進展研究.關(guān)鍵詞：持久性有機污染物；分布現(xiàn)狀；處理方法持久性有機污染物((PersistentOrganicPollutants，POPs)，是指在環(huán)境中難以分解，能夠在環(huán)境中長期存在，可以通過各種傳輸途徑而進行全球尺度的遷移擴散，通過食物鏈在生物體內(nèi)累積放大，對人體和環(huán)境產(chǎn)生毒性影響的一類有機污染物[1]。這些污染物并不是自然界本身就存在的，而是人類工業(yè)革命帶來的產(chǎn)物．持久性有機污染物給人類和環(huán)境帶來的危害已經(jīng)成為全球性問題。為了解決這一問題，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)和瑞典政府于2001年5月23日在瑞典的斯德哥爾摩聯(lián)合主持召開全權(quán)代表會議，包括中國在內(nèi)的90個國家的代表簽署了旨在禁止和/或限制使用12類持久性有機污染物的《關(guān)于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》。1.持久性有機污染物的種類、來源和特性根據(jù)《斯德哥爾摩公約》，首批列入公約控制的POPs共有12種(類)。這十二種持久性有機污染物分別是：艾氏劑（aldrin）、氯丹（chlordans）、滴滴涕（DDT）、狄氏劑（dieldrin）、異狄氏劑（endrin）、七氯（heptachlor）、六氯苯（hexachlorobenzene）、滅蟻靈（mirex)、多氯聯(lián)苯（PCBs）、毒殺芬（toxaphene）、二噁英(dioxins)和多氯二苯并呋喃（PCDFs）．持久性有機污染物的主要來源是人工合成，對于農(nóng)業(yè)來說，有機氯農(nóng)藥難降解，高殘留，在食品和環(huán)境中仍可檢出殘留，苯氧酸型除草劑、殺蟲劑的使用，使二噁英在土壤中殘留增加。而有意生產(chǎn)的工業(yè)化學(xué)品中，例如多氯聯(lián)苯(PCBs)廣泛應(yīng)用于變壓器、電容器、充液高壓電纜、油漆、復(fù)印紙的生產(chǎn)和塑料工業(yè)，而工業(yè)生產(chǎn)排放的“三廢”中也含有二惡英和呋喃等，會對環(huán)境產(chǎn)生嚴重的影響。根據(jù)POPs的定義，國際上公認POPs具有下列四個重要的特性：（1）持久性。由于POPs物質(zhì)對生物降解、光解、化學(xué)分解作用有較高的抵抗能力，一旦被排放到環(huán)境中，它們難于被分解。（2）生物積蓄性，對有較高營養(yǎng)等級的生物造成影響。由于POPs具有低水溶性、高脂溶性的特點，導(dǎo)致POPs從周圍媒介中富集到生物體內(nèi)，并通過食物鏈的生物放大作用達到中毒濃度[2]。（3）遷移性。POPs所具有的半揮發(fā)性使得它們能夠以蒸汽形式存在或者吸附在大氣顆粒上，便于在大氣環(huán)境中做遠距離的遷移，同時這一適度揮發(fā)性又使得它們不會永久停留在大氣中，能夠重新沉降到地球上。（4）高毒性。POPs大都具有“三致（致癌、致畸、致突變）”效應(yīng)。2.我國的POPs污染現(xiàn)狀2.1大氣中的持久性有機污染物在大氣中POPs一般以氣體的形式存在，或者吸附在懸浮顆粒物上，發(fā)生擴散和遷移，導(dǎo)致POPs的全球性污染。農(nóng)村和城市空氣中POPs的污染狀況不同，天氣和POPs的長距離遷移導(dǎo)致了農(nóng)村POPs濃度的增加。城市中，垃圾焚燒處理會產(chǎn)生大量二噁英，同時汽車的尾氣顆粒物中也存在POPs。在我國在《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準》（GB18458-2001）中規(guī)定，二噁英的排放濃度為1ngTEQ/Nm3，在對47個環(huán)保重點城市中的7套生活垃圾焚燒處置設(shè)施的調(diào)查監(jiān)測表明，北京、深圳和重慶三城市中，有4套設(shè)施超標(biāo)(超標(biāo)率57.1%，超標(biāo)范圍0.3~99倍)，排氣中的二噁英類濃度分別為3.5~19ngTEQ/Nm3(北京)，4.3~11.3ngTEQ/Nm3(深圳)，100ngTEQ/Nm3(重慶)[3]。2.2土壤中的持久性有機污染物土壤是植物和一些生物的營養(yǎng)來源，土壤中存在POPs無疑會導(dǎo)致POPs在食物鏈上發(fā)生傳遞和遷移。中國農(nóng)業(yè)土壤在禁用DDT和六六六20年后，一些地區(qū)最高殘留量仍在1mg/kg以上。1988年調(diào)查的中國土壤有機氯農(nóng)藥的殘留狀況，呈現(xiàn)南方＞中原＞北方空間格局，南北差距較為顯著，平均殘留水平南方相當(dāng)于北方的3.3倍。南方和中原地區(qū)菜地中殘留量均高于農(nóng)田，南方尤為突出[4]。尹可鎖等[5]對滇池流域農(nóng)田土壤的檢測，有機氯農(nóng)藥的檢出率為95.9%，其中DDT是主要殘留物。蔣煜峰等[6]對上海城區(qū)土壤進行檢測，有機氯農(nóng)藥檢出率高達100%，DDTS含量最高達到79.61μg·kg-1，曹建榮等[7]對魯西糧食產(chǎn)區(qū)土壤進行檢測，其中DDTs的檢出率達到92.7%，含量高達128.75μg·kg-1。2.3水體中的持久性有機污染物POPs在水體及沉積物中的殘留及富集近年來已逐漸引起重視。研究表明，有機氯類污染物在華南地區(qū)地下水中普遍檢出[8~9]；淮河黃浦江等水體中多氯有機物濃度高于國外相應(yīng)的濃度，沉積物中多氯有機物濃度與國外部分水體沉積物中的多氯有機物濃度基本相當(dāng)[10~11]；中國東海岸的出海口和海灣都檢測出了POPs[12~13]；廣州河段和澳門內(nèi)港表層沉積物中多氯聯(lián)苯檢測結(jié)果表明，該水域已受到此類物質(zhì)污染；而對西藏錯鄂湖和羊卓雍湖的有機氯農(nóng)藥研究結(jié)果表明，這2個高原湖泊均已受到有機氯農(nóng)藥的污染，其有機氯農(nóng)藥可能由孟加拉灣海洋暖流帶入[14]。3.POPS的治理研究3.1生物修復(fù)方法一直以來，生物法是治理有機物污染的一種比較理想的方法。它的主要原理是通過生物作用，將土壤、地下水或海洋中的有機污染物降解成CO2和H2O或轉(zhuǎn)化為其他無害物質(zhì)。植物修復(fù)的原理是利用植物能忍耐和超量積累環(huán)境中污染物的能力，通過植物的生長來清除環(huán)境中的污染物，是一種經(jīng)濟、有效、非破壞型的污染土壤修復(fù)技術(shù)。但到目前為止，植物修復(fù)還不能達到完全修復(fù)POPs污染環(huán)境的目的[15]。微生物修復(fù)是利用微生物的代謝活動把POPs轉(zhuǎn)化為易降解的物質(zhì)甚至礦化，微生物修復(fù)具有操作簡便、易于就地處理等優(yōu)點，但選擇性較高，且耗時較長，并且許多微生物體內(nèi)缺乏有效的生物降解酶。動物修復(fù)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，并通過自身的代謝作用，把部分POPs分解為低毒或無毒產(chǎn)物[16]，此方法對土壤條件要求較高。3.2熱技術(shù)焚燒是處置POPs中多氯聯(lián)苯（PCBs）的基本方式，這類技術(shù)主要包括:高溫過燃燒技術(shù)、等離子體高溫分解技術(shù)、紅外脫毒技術(shù)、熔鹽脫毒技術(shù)、原位玻璃化技術(shù)、超臨界水氧化技術(shù)等。2000年頒布的國家標(biāo)準——《危險廢物焚燒污染控制標(biāo)準》中，對PCBs污染物的焚燒做出了明確的規(guī)定，即：爐溫≥1200℃，停留時間≥2.0s，燃燒效率≥99.9%，焚毀去除率≥99.9999%。所有這些措施，保證了PCBs廢物的有效環(huán)境管理和處理，減少了PCBs的環(huán)境風(fēng)險。焚燒法適用于處理大量高濃度的持久性有機物，但如果管理操作不善，可能會產(chǎn)生比原物質(zhì)毒性更大的毒物如二噁英等。垃圾焚燒技術(shù)目前是中國處理城市固體垃圾普遍采用的方法，但是在對城市垃圾和固體廢物焚燒后的飛灰和煙道氣的檢測中發(fā)現(xiàn)，焚燒過程中會產(chǎn)生二噁英等劇毒有機污染物[17]。所以，對于含POPs學(xué)學(xué)報2010，29(4):674-679.[6]蔣煜峰，王學(xué)彤，孫陽昭，等.上海市城區(qū)土壤中有機氯農(nóng)藥殘留研究[J].環(huán)境科學(xué)，2010，31(2):409-414.[7]曹建榮，張保華，董杰，等.魯西糧食主產(chǎn)區(qū)耕地土壤重金屬與有機氯農(nóng)藥污染狀況研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，(1):307-309.[8]郭秀紅，陳璽，黃冠星，等.珠江三角洲地區(qū)淺層地下水中有機氯農(nóng)藥的污染特征[J].環(huán)境化學(xué)，2006，25(6):798-799.[9]楊燕紅，盛國英，傅家謨.珠江三角洲一些城市水體中微量有機氯化合物的初步分析[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，1996，16(1):59-65.[10]郁亞娟，黃宏，王斌，等.淮河(江蘇段)水體有機氯農(nóng)藥的污染水平[J].環(huán)境化學(xué)，2004，23(5):568-572.[11]夏凡，胡雄星，韓中豪，等.黃浦江表層水體中有機氯農(nóng)藥的分布特征[J].環(huán)境科學(xué)研究，2006，19(2):11-15.[12]王泰，張祖麟，黃俊，等.海河與渤海灣水體中溶解態(tài)多氯聯(lián)苯和有機氯農(nóng)藥污染狀況調(diào)查[J].環(huán)境科學(xué)，2007，28(4):730-735.[13]高振會，楊東方，孫培艷，等.膠州灣水域有機農(nóng)藥六六六殘留及分布特征[C].持久性有機污染物論壇，第一屆持久性有機污染物全國學(xué)術(shù)研討會（北京）論文，2006:129-131.[14]張偉玲，張干，祁士華，等.西藏錯鄂湖和羊卓雍湖水體及沉積物中有機氯農(nóng)藥的初步研究[J].地球化學(xué)，2003，32(4):363-367.[15]李海濤，葉非.殺蟲劑和除草劑的植物修復(fù)研究進展[J].植物保護，2010，36(1):28-32.[16]潘聲旺，李玲，袁馨.蚯蚓對植物修復(fù)永久性有機污染物的影響[J].成都大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2009，29(3):189-194.[17]徐夢俠，嚴建華，陸勝勇，等.城市生活垃圾焚燒廠煙氣排放對周邊農(nóng)田土壤二噁英濃度影響的模擬研究[C].持久性有機污染物論壇，第三屆持久性有機污染物全國學(xué)術(shù)研討會（北京）論文，2008:201-205.[18]金重陽，劉輝，荊志嚴.活性炭纖維處理含多氯聯(lián)苯水的研究[J].環(huán)境保護科