化学氧化是一个慢反应过程,但也是酚在水体中自净的一个重 要途径 1.3,4持縷性有机污染物 2000年12月5日,100多个国家在一次关于有毒化合物的全 球会议上达成共识,有必要禁止生产使用12种污染毒物,其中包 括8种杀虫剂[艾氏剂、异狄氏剂、毒杀芬、氯丹、狄氏剂、七 氯、灭蚁灵、滴滴涕(DDT)、六氯苯、多氯联苯、二氯芭、呋 喃。日前,持续性有机污染物( Persistent Organic Pollution, POPs)的污染问题已成为最为严重的环境问题之一。2001年5月 23日,包括中国在内的90多个国家的环保部长或高级官员在瑞典 斯德哥尔摩代表各国政府签署了《关于持续性有机污染物的斯德哥 尔摩公约》,从而正式启动了人类向有机污染物宣战的进程。 这类污染物的特性是毒性高、持续性强、易生物累积,可长久 在大气中迁移,远距离传输和沉积,生物、化学与光难降解,难溶 于水,易溶于油脂,其分析测定也相当困难 (1)二嗯英( Dioxin)污染嘿英是一类有机氯化合物的俗 称,美国环保局确认的二哪英类物质有30种,其中包括多氯二苯 二哪英( PCDDs)7种、多氯二苯呋喃(P(IFs)10种、多氯联 苯(PCBs)13种,以毒性大、致癌作用强的2,3,7,8四氯双苯并 二唔英(TCDD)为代表。 ①二喂英生物毒性二嘿英类化合物由于两个方面的原因造 成对环境的特殊影响。首先,二嚅英具有超长的物理、化学、生物 学降解期(几十年甚至更长的时间),能在环境中长时间累积,可 以说其无处不在;其次,二喋英是高脂溶性而非水溶性,可在脂肪 组织中生物积累,在食物链上浓度不断上升。在食物链的高层,高 二哌英蓄积的机体中的浓度高出周围空气、上壤和沉淀物中含量几 百万倍。 二嗯英对人体的污染主要通过食物链,几乎所有的人均由于食 物而受到二嗯英污染,二喂英主要是污染鱼、肉、蛋及奶制品。人 体脂肪组织、血液和母乳常常受到二嗯英类化合物的污染。偕助高 18
灵敏度的仪器,正常人体可测得一定量的二嗯英,只是含量非常 低,一般血清中其质量分数的数量级为10-12。迄今为止,人类 TCDD中毒并无针对性的解毒药物 ②二英的来源二咄英的主要来源两个方面。 根据EPA调查,在美国,90%的二嘌英来源于含氯化合物的 燃烧(表1-17)。二嗯英的另一个非常重要的来源包括生产纸张的 漂白过程和化学工业生产的杀虫剂,与燃烧无关。EPA估计,大 约有100种左右的杀虫剂与二英有关。含氯化合物有非常广泛的 应用和巨大的产量,据EPA估计,全球有机氯化合物产量每年高 达110亿吨,含氯约2500万3000万吨。尽管在这一过程中产生 的二哪英的量是1/10或1/1012.但仍然是二嗯英的-个重要来 源。氯在冶金、水消毒和一些无机化工中的使用,也是二喂英的重 要来源,但要次要得多。 表117美国二英的主要来源 比例:% 比例/% 医院废弃物燃烧 汽车燃烧 垃圾和固体废弃物焚烧 F水道污染物燃烧 0.2 危险废弃物、黏合剂焚烧 含二嗯英的化学物 源白加工 铅循环利用 <0.1 木材燃烧 炼钢 (数据缺) 铜的再循环利用 开放废弃物燃娆 (数据缺) 森林火灾和农业粘秆燃烧 火灾 (数据缺) ③二曙英的危害根据生化研究,二嗯英具有类似人体激素 的作用,称为“环境激素”。嗯英可以通过细胞膜进人细胞内, 作用于DNA,改变基因表达,从而影响和危害正常人体系统,如 内分泌、免疫、神经系统等。 二嗯英可以导致癌症,T(DD与人类呼吸系统、肺、胸结缔 组织和软组织、造血系统、肝等儿乎所有肿瘤有关。有证据证明 PCDDs/F还能减少雄性激素的水平,并增加糖尿病的危险性以及 相关代谢疾病的危险性。目前,嗯英对公众健康的威胁已引起全 球性广泛重视。 19
(2)有机氯农药 ①有机氯农药的生物毒性有机氯农药是农药中的一大类 具有剧毒、疒谱、高效、难分解、易残留等特性。大量的科学资料 证明,有机氯农药已经参加∫自然界的水循环及生命过程,对人类 存在着严重的潜在威胁。有机氯农药又有诈多种类,其中以DIT 及六六六最具代表性。 DDT的生物毒性表现为损害一磷酸腺背,能阻碍神经膜的离 子交换过程。例如构成蛋壳物质的钙离子要通过蛋壳腺,依靠三磷 酸腺苷才能转化为蛋壳。当蛋壳腺受到ⅠDT的影响,将阻碍碳酸 酐酶的作用,其结檗降低了蛋壳的碳酸钙含量,使蛋壳变薄,甚至 不能卵化,影响鸟类繁殖。DYT在人体中的累积,可造成慢性中 毒,从而影响神经系统,破坏肝功能,造成生理障碍。 ②有机氯农药在食物链中的高集难分解的有机物与重金属 相似,能在食物链中高度富集。有机氯农药是疏水性物质,在水中 溶解度一般很低。但它们易溶于油脂及有机溶剂,并可通过食物链 在鱼、贝类、鸟、动物及人体内残留,尤其在脂肪,奶、乳中高度 富集而达到惊人的含量,图17和表118显示了狄氏剂、DDT等 农药在生物体及人体中的富集情况 表1-18狄氏剂、DDi在人体中的含量 人体组织 狄氏剂 DDT 人体组织 狄氏剂 DDT 肝 26.3 27.0 脑(灰质) 脂肪组织 158.0306.0 (白质) 4.9 3.9 ③有机氯农药的生物降解有机氯农药在氧化环境中相当稳 定,很难降解。然而在厌氧条件下,已知有25种微生物能使DDT 转变为DDD,甲烷细菌和还原硫酸细菌能使此反应迅速进行。在 好氧条件下,有几种放线菌如诺卡氏菌属和某些链霉素可使DDT 转变为DDD,在几种微生物共同作用下,可使DDT完全分解,经 过脱氢、脱氯、水解、还原、羟基化和环破裂等作用,转变为 DDD、DDE和DDA等代谢产物.但在自然界中需要十年以上的 20
250(A 水鸟浓缩833万倍) 大浓6倍 l000 5(0 小鱼t浓缩17万倍 l00 浮游生物浓缩13万倍冫 0.1 0.01 0.00 水 ( 图1-71)在食物链屮的浓缩 时间才能完全分解为无害物质DE、I))的毒性比DDT要 但DDE的水溶解度比DT大,易在植物体内积累。所以,这种 毒物的代谢产物的积累和危险性也是不容忽视的。 ④有机氯农药的来源、污染及控制农药广泛用作杀虫剂 除草剂等,所以除∫来自集中生产农药的L∫的点源污染外,还有 来自大面积的农业、林业、渔业区.难分解的农药已形成全球性污 染,参与了大气、水的循环及生态系统,几乎到处都有它们的踪 迹,它参加到生命系统屮而危害着遗传基因。存在着对生物致癌 致突、致畸的潜在危害。 农药的种类很多,用量很人,危害甚广,农药公害是环境问题 中的-个突出问题,防治十分困难 目前各国实际生产和应用的化学农药户品已增加到数百种以 上,成为难以摆脱的污染物。据调査、由农药引起的急性中毒事件 主要是有机磷、有机氯和汞制剂,占农药中毒事件的93%。日前 美国、日本、瑞典等国已经全部禁让使用D)和狄氏剂。对农药 的生产和使用应加强管理,合理使用。应研究以虫治虫、以菌治虫 的生物防治技术,研制高效、纸毒、低残留农药,以提高农药有效 成分和使用效果,从生产中去除无效而有害的部分,以减少农药的 21
流失。 1.4放射性水污染 放射性污染是主要由放射性核素引起的一类特殊污染,包括放 射性水污染。放射性核素通过自身的衰变而辐射出的射线,能使生 物及人体组织电离而受到损伤,引起放射病:特别是有的放射性核 素在水体、土壤中会转移到水生生物、粮食、蔬菜等食物中,并发 生明显的浓缩。从难于处理和消除的角度来看,它比化学毒物的危 害更大。它不能用物理、化学、生物等作用改变其辐射的固有特 性,只能靠自然衰变来降低放射性强度。 14.1放射作用 (1)放射性衰变放射作用来自裂变物质产生的射线。人们熟 知的射线有α、β、Y射线以及近代发现的中f、π介子等射线,目 前对环境造成危害的主要是a、β、Y射线。 放射性衰变通过辐射而发生。放射性原子通过辐射从而自身从 不稳定状态转变为稳定状态,发生这一变化有两条途径:①发射出 原子核内的微粒,如a、B粒子,结果使原子序数发生变化,产生 稳定的新原子;②发射出原于核内的能量,如γ射线,以降低自身 的能量而达到较稳定的状态。由于放射性哀变而发射出的粒子或能 量会对环境的能量平衡和电离平衡产生影响。 放射性衰变遵守一级反应规律 dN (18) dt 将式(1-8)积分,可得 (1-9) 式中N—在变化时间t内,裂变原子剩余的原子个数; No裂变开始时,裂变原子的原子个数 廴—裂变反应速度常数[t1]。 从式(19),可得放射性衰变时间的计算公式 InN/No InNo/N