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    二噁英對環境的污染及其控制對策

    點擊次數:4404     更新時間:2018-01-04

    氯化二苯二噁英(PCDD)和氯化二苯呋喃(PCDF)統稱為二噁英(Dioxins),是上*列入控制的12種持久有機污染物之一,同時也是很強的內分泌干擾物。氯化二苯二噁英和氯化二苯呋喃是毒性的物質,其基本結構相同(兩個苯環),包含碳C、氫H、氧O、和氯Cl,但在氯原子的數量和結構上各不相同。氯化二苯二噁英有75個同分異構體[1],而氯化二苯呋喃有135個同分異構體,其中2,3,7,8-PCDD被認為是已知化合物中毒性zui強的物質,同時還是很強的多位點致癌物。動物實驗證明:它誘發肝、肺、粘膜和皮膚癌的發生,1997年癌癥研究機構(IARC)將其確認為一級致癌物,由于二噁英類化合物在環境中廣泛存在,產生毒性劑量低,如小白鼠的致死劑量僅為0.001 μg/㎏•d,且難降解,易于生物富集,因此受到廣泛關注。

    據美國環保局的報告,90%以上的二噁英類是由人為活動引起的,只有少量是由森林火災、火山噴發等一些自然過程產生的。通過對美國湖泊底泥和英國的土壤、植被的研究發現,二噁英的含量在20世紀30~40年代才開始快速上升,而這段時間正對應于氯化工業迅猛發展的時期。在20世紀70年代,人們開始對廢物焚燒、鋼鐵生產、有色金屬冶煉等焚燒煙氣中的二噁英和呋喃的排放狀況進行檢測。結果表明其煙氣和飛灰中的二噁英成分普遍存在,二噁英形成的先決條件是有機化合物,即所為原子團、氧、氯以及熱能。

    1  二噁英的公害性

    1.1  二噁英的特性

    世界衛生健康組織認為二噁英具有高致癌性,半衰期長達12年。二噁英是固態物質,熔點在305~306 ℃,熱分解溫度:700 ℃,水溶性低、蒸汽壓低,物理性質穩定。由于其具有長距離遷移性,世界各地均有二噁英檢測出。二噁英具有生物聚積性,可以通過食物鏈進入脂肪,普遍研究認為:2,3,7,8—PCDD二噁英毒性zui大;它產生過程是無意識的,很多過程中均可以產生二噁英。

    1.2  二噁英的毒性

    二噁英是*的致癌物,可導致皮膚色斑、皮疹;脫色、多毛;肝臟疾病等,是大多數癌的誘因,比苯并A芘(BIP)的毒性大上千倍,對基因也有損傷。日本水稻污染,取樣分析與目前研究結果相吻合,動物實驗結果表明也與目前研究結果相吻合。二噁英攝入量zui大極限(ADI)為 4 pg/kg•bw/day;長期攝入量(WHO)為1 pg/kg•bw/day。

    2  二噁英的來源及形成條件

    2.1  二噁英的來源

    工業生產過程,包括:各種廢物焚燒爐;燃燒危險廢物的水泥窯;用含氯化學品為漂白劑的紙漿生產;冶金工業中的熱處理過程,包括銅的再生生產、鋼鐵工業的燒結工廠、鋁的再生生產、鋅的再生生產等等。

    無意生成和排放過程,包括:廢物的露天焚燒;冶金工業中的其他熱處理過程;住戶燃燒源;使用礦物燃料的設施和工業鍋爐;使用木材和其他生物質能的燃燒裝置;氯代酚和氯代醌的生產;焚尸爐;使用含鉛汽油的機動車輛;動物遺骸的銷毀;紡織品和皮革染色(使用氯代醌)和修整(堿萃取);處理報廢車輛的破碎作業工廠;銅制電纜線的低溫燃燒;廢油提煉;廢輪胎的燃燒;市政污水、污泥處理過程;木材處理;水泥制造;各種燒結廠;交通用瀝青的混合;石灰、焦碳、活性炭、陶瓷生產等等。

    2.2  二噁英形成的條件

    二噁英主要來源于含氯化合物的制造和燃燒過程中。在有氯存在條件下,200 ℃~400 ℃時易產生二噁英。含氯產品相關的化工生產中含氯產品在150 ℃以上,堿性條件下極易產生二噁英,形成的二噁英大部分存在于產品中。

    燃燒不充分也容易產生二噁英,在焚燒狀態:200 ℃~400 ℃條件下易產生二噁英,800℃~1200 ℃時也有少量二噁英產生。如PCBs等含氯的有機化合物在煙氣飛灰中由1000 ℃降至200 ℃的過程中極易形成二噁英,特別是在400 ℃~200 ℃時迅速形成,一般形成時間在千分之幾秒內。

    自然過程中也可以產生二噁英,例如:森林大火、污泥自然蒸發過程、堆肥化處理、樹葉的自然腐化等過程。

    3  二噁英的毒性及傳播途徑

    3.1  二噁英的毒性

    混合二噁英的毒性評價一般用PCDD的當量來表示,即PCDD的毒性當量規定為1來表示(PCDD TEF=1)。由于2,3,7,8—PCDF的毒性是2,3,7,8—PCDD的毒性的10%,所以2,3,7,8—PCDF 的毒性記為TEF=0.1。

    毒性積聚濃度用來表示一種或多種物質積累的毒性當量,以TEQ表示。 即PCDD TEF1.0用毒性積聚濃度(TEQ)表示為:1.0TEQ pg/m3,PCDF TEF0.1用毒性積聚濃度(TEQ)表示為:0.1TEQ pg/m3,總的積聚濃度為1.1TEQ pg/m3。

    3.2  二噁英的傳播途徑

    由于二噁英是一種非常穩定的化合物,半衰期長,具有生物聚積性,通過食物鏈進入脂肪。因此,日常生活中通過食用魚、各種動物肉等途徑攝入或傳播的。另外,由于二噁英在水下積聚,所以深層水不能喝。

    生產工業區、造紙廠;殺蟲劑、除草劑;焚燒廠等生產和使用過程中會無意識地產生二噁英,并擴散到空氣中,通過空氣進行傳播。

    4  我國二噁英的排放量估算

    中國是氯堿生產大國,燒堿生產年產量居*二位,1998年統計為508萬噸。氯堿法燒堿產生的鹽泥廢渣中,二噁英濃度高達378.85μg/kg,其毒性當量TEQ值為21.65μg/kg,一般每生產1噸燒堿會產生40~60 kg(干基)的鹽泥。按此估算中國氯堿工業產生的鹽泥中每年二噁英的產生量約96.23 kg,其毒性當量為5.41 kgTEQ。

    我國年垃圾量1.13億噸(垃圾年增長率為6%),其中危險廢物約占2~5%。當垃圾被運往焚燒廠時,二噁英含量就已達50 ng/Nm3。在焚燒過程中由于高溫及相關條件導致二噁英大量生成(廢棄物焚燒:90μgTEQ/Nm3),因此,垃圾焚燒年產生二噁英約為12.2 kgTEQ。

    另外,中國二噁英的其它來源可能還有染料化工、有機氯化工、紙漿漂白等行業。例如,在中國三氯苯生產殘渣中二噁英含量高達10%;大小車輛尾氣隨意排放;造紙工業采用落后生產工藝,80%以上三廢未經處理就排入江河湖泊,年二噁英的排放量20 gTEQ;中國的吸血蟲防區曾大量使用的殺釘螺劑也將其中的副產物二噁英帶入水環境,年二噁英的排放量15.1 kgTEQ;由此可見,在中國由于不少工業工藝落后,環境管理尚待完善,所以二噁英化合物的污染比發達國家更為嚴重。

    5  我國二噁英的污染防治對策

    5.1  增強能力建設,評估污染現狀

    由于二噁英異構體多達210種并且通常在環境樣品中以超痕量水平存在,因此檢測難度大,成本高,由于中國仍然是發展中國家,在經濟和技術上限制了中國二噁英污染控制工作的開展。為了盡快評估我國二噁英的污染現狀,應建立適合國情的二噁英快速分析、監測能力和手段,降低二噁英昂貴的分析費用。只有二噁英昂貴的分析費用降低了,才能普通調查我國二噁英的主要污染源,評估我國二噁英的本底值和排放量,進而提高我國二噁英的監控能力。

    5.2  加強立法,嚴格標準

    各國都加強立法,對城市生活垃圾焚燒廠煙氣中二噁英排放當量進行了嚴格的限定,各國標準也不一致,對于新建的垃圾焚燒廠,zui嚴格的標準是限制在0.1 ng/Nm3以下,我國正在修改《危險廢棄物焚燒尾氣排放的二噁英控制標準》,新標準將把煙氣中二噁英排放限制由目前的0.5 ng/Nm3降至0.1 ng/Nm3。

    5.3  加強監管,改進工藝

    有針對性的制定各行業污染控制技術規范,加強管理,改進現有的落后生產工藝,使用先進的、清潔生產工藝,從源頭上控制二噁英類污染物的產生和排放是首要之舉。

    另外,在末端控制方面也應強化監管措施,規范廢物處理處置技術和工藝,如使用先進的煙氣處理工藝,可將垃圾焚燒廠排出的煙氣二噁英量控制的非常低,其煙氣中二噁英實際排放值只有0.03 ng/Nm3,遠低于允許排放值。

    總之,為了保護中國的生態環境,保障人民身體健康,對中國散布廣、危害大的二噁英類污染物實行污染控制和環境治理已迫在眉睫,應統一規劃污染控制對策。

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