pops-生物地球化學循環(huán)

1、1主講：鄭劉根主講：鄭劉根/ /王寧王寧20132013年年1111月月2727日日地球與環(huán)境科學導論地球與環(huán)境科學導論持久性有機污染物-全球環(huán)境問題2持久性有機污染物（持久性有機污染物（POPsPOPs）PERSISTENT ORGANIC POLLUTANTSPERSISTENT ORGANIC POLLUTANTS3 4 持久性有機污染物持久性有機污染物 Persistent Organic Pollutants Persistent Organic Pollutants ，是指具有以下特性的有機污染物：是指具有以下特性的有機污染物：p環(huán)境持久性環(huán)境持久性：在大氣、水、土壤中半衰期較長在

2、大氣、水、土壤中半衰期較長, ,不易分解不易分解p高脂溶性高脂溶性：可通過食物鏈在生物體內(nèi)累積濃縮可通過食物鏈在生物體內(nèi)累積濃縮并最終傳遞到人體并最終傳遞到人體p毒性：毒性：對人體和生態(tài)系統(tǒng)具有毒性危害對人體和生態(tài)系統(tǒng)具有毒性危害p半揮發(fā)性：半揮發(fā)性：遠距離傳輸，影響區(qū)域和全球環(huán)境遠距離傳輸，影響區(qū)域和全球環(huán)境 5PTSsPTSs：Persistent Toxic SubstancesPersistent Toxic Substances，持久性有毒化學物持久性有毒化學物質(zhì)；質(zhì)；PBTsPBTs：Persistent Persistent BioaccumulativeBioaccumulat

3、ive Toxic substances Toxic substances，持持久性、生物累積性和毒性物質(zhì)；久性、生物累積性和毒性物質(zhì)；PBTsPBTs和和PTSsPTSs概念更廣泛，包括重金屬或金屬有機物質(zhì)。概念更廣泛，包括重金屬或金屬有機物質(zhì)。POPsPOPs屬于屬于PBTsPBTs和和PTSsPTSs所定義的物質(zhì)中的一類，除具有所定義的物質(zhì)中的一類，除具有上述概念所界定的持久性、生物累積性和毒性等特征上述概念所界定的持久性、生物累積性和毒性等特征外，外，還特別具有還特別具有半揮發(fā)性而可遠距離遷移特性半揮發(fā)性而可遠距離遷移特性。6 持久性持久性 Persistence 生物累積性生物累積性

4、 Bioaccumulation 毒性毒性 ToxicityPOPs 持久性持久性 生物累積性生物累積性 毒性毒性 半揮發(fā)性半揮發(fā)性 易于長距離大氣輸送和沉降易于長距離大氣輸送和沉降 在釋放源和遠離源的地區(qū)都可以對環(huán)境和人類健康在釋放源和遠離源的地區(qū)都可以對環(huán)境和人類健康造成不利影響造成不利影響78持久性（持久性（PersistentPersistent）水中的半衰期水中的半衰期 2 2個月個月土壤中的半衰期土壤中的半衰期 6 6個月個月沉積物中的半衰期沉積物中的半衰期 6 6個月；個月；該化學品具有其它高度持久性該化學品具有其它高度持久性 9POPsPOPs相關(guān)環(huán)境參數(shù)相關(guān)環(huán)境參數(shù)nLD50

5、： Lethal Dose, 半數(shù)致死劑量，指毒物引起一群受試半數(shù)致死劑量，指毒物引起一群受試生物的半數(shù)死亡所需的毒物劑量，急性毒性參數(shù)。生物的半數(shù)死亡所需的毒物劑量，急性毒性參數(shù)。nBCF/BAF： Bioconcerntration Factor/Bioaccumulation Factor，生物富集因子，生物富集因子/生物積累因子，生物從周圍生物積累因子，生物從周圍環(huán)境（水、土壤、大氣）富集環(huán)境（水、土壤、大氣）富集/積累某種元素或難降積累某種元素或難降解的物質(zhì)，這種元素或物質(zhì)在有機體內(nèi)濃度與周圍解的物質(zhì)，這種元素或物質(zhì)在有機體內(nèi)濃度與周圍環(huán)境中濃度的比例就是生物富集因子環(huán)境中濃度的比例

6、就是生物富集因子/積累因子。積累因子。10POPsPOPs相關(guān)環(huán)境參數(shù)相關(guān)環(huán)境參數(shù)uK KOWOW：OctanolOctanol-Water partition coefficient, -Water partition coefficient, 正辛醇正辛醇- -水分配系數(shù)，表示化學物質(zhì)在辛醇中濃度和在水中水分配系數(shù)，表示化學物質(zhì)在辛醇中濃度和在水中濃度的比例。濃度的比例。K KOWOW越高，說明該物質(zhì)越不易溶于水，越易越高，說明該物質(zhì)越不易溶于水，越易溶于有機溶劑和脂肪，溶于有機溶劑和脂肪，即憎水、親脂性。即憎水、親脂性。uK KOAOA：OctanolOctanol-Air partit

7、ion coefficient, -Air partition coefficient, 正辛醇正辛醇- -空氣分配系數(shù)，空氣分配系數(shù)， 表示化學物質(zhì)在辛醇中濃度和在空表示化學物質(zhì)在辛醇中濃度和在空氣中濃度的比例。氣中濃度的比例。K KOAOA越高，說明該物質(zhì)蒸氣壓較低，越易越高，說明該物質(zhì)蒸氣壓較低，越易溶于有機溶劑中，而不易揮發(fā)到空氣中溶于有機溶劑中，而不易揮發(fā)到空氣中。uK KAWAW：Henrys Law constants, Henrys Law constants, 亨利常數(shù)。亨利常數(shù)。uHalf-life timeHalf-life time： 半衰期半衰期， 某一元素或物質(zhì)在環(huán)

8、境中消耗（或降解）一半所某一元素或物質(zhì)在環(huán)境中消耗（或降解）一半所需要的時間。需要的時間。11吸收（呼吸、皮膚、飲食）吸收（呼吸、皮膚、飲食） 食物鏈傳遞過程中具有持久性，不易降解食物鏈傳遞過程中具有持久性，不易降解 以很慢的速度被排泄掉以很慢的速度被排泄掉 判斷標準：判斷標準：在水生物種中的生物濃縮系數(shù)（在水生物種中的生物濃縮系數(shù)（BCF）或生物積累系數(shù)）或生物積累系數(shù)(BAF)大于大于5000，或如無，或如無BCF和和BAF數(shù)據(jù)，則數(shù)據(jù)，則log Kow值大于值大于5。 BAF（BCF） 5000 或或 KOW 105（104）121314脂脂溶溶性性農(nóng)農(nóng)藥藥的的生生物物富富集集放放大大作

9、作用用生物介質(zhì)DDT 濃度（ppm)水體0.00005浮游生物0.04蝦0.16幼鰻0.28針魚2.07鸕鶿26.4鷗鳥75.515蝦體內(nèi)則為蝦體內(nèi)則為16有機農(nóng)藥六六六在食物鏈中富集有機農(nóng)藥六六六在食物鏈中富集土壤pg/g雜草pg/g牛奶pg/g脂肪人體pg/g脂肪0.33609,000230,000l在植物在植物- -動物動物- -人的食物鏈中人的食物鏈中, ,有機農(nóng)藥六六六得到了很高有機農(nóng)藥六六六得到了很高的富集人體脂肪內(nèi)富集的六六六濃度比雜草中六六六的富集人體脂肪內(nèi)富集的六六六濃度比雜草中六六六濃度高濃度高10001000倍倍左右左右17 n因半揮發(fā)性，可以蒸氣形式或者吸附在大氣顆粒因

10、半揮發(fā)性，可以蒸氣形式或者吸附在大氣顆粒物上通過大氣運動遠距離遷移到地球各地，空氣物上通過大氣運動遠距離遷移到地球各地，空氣中的半衰期應大于中的半衰期應大于2 2天，或蒸氣壓天，或蒸氣壓1000pa95%來自食物來自食物49暴露極限l1994 年美國環(huán)境保護機構(gòu)明確表示二惡英對公眾健康是一種嚴重威脅，認為二惡二惡英幾乎沒有英幾乎沒有“安全安全”接觸劑量接觸劑量；50uPOPs公約基本內(nèi)容l公約內(nèi)容可分為5個基本方面:控制義務;豁免條款;常規(guī)義務;POPs增補程序;基金和技術(shù)援助;51u基本履約義務（1）禁止或消除有意生產(chǎn)的各種）禁止或消除有意生產(chǎn)的各種POPsu在約在約1010年豁免期限前，消

11、除的有意生產(chǎn)的殺蟲劑年豁免期限前，消除的有意生產(chǎn)的殺蟲劑POPsPOPs和和PCBsPCBs的生產(chǎn)、使用和進出口（的生產(chǎn)、使用和進出口（DDTDDT除外）；除外）；u嚴格限制嚴格限制DDTDDT生產(chǎn)和使用，不斷評估逐漸實現(xiàn)淘汰；生產(chǎn)和使用，不斷評估逐漸實現(xiàn)淘汰；u調(diào)查調(diào)查POPsPOPs的庫存、廢棄和污染場地，制定并實施無害的庫存、廢棄和污染場地，制定并實施無害化處置計劃；化處置計劃；u查明含查明含PCBsPCBs的廢棄設(shè)備，并采取無害化處置措施于的廢棄設(shè)備，并采取無害化處置措施于20282028年前逐步消除其中年前逐步消除其中PCBsPCBs。52u基本履約義務（2）嚴格控制豁免）嚴格控制豁

12、免POPs的環(huán)境污染和健康的環(huán)境污染和健康風險風險u鑒于目前經(jīng)濟和技術(shù)條件，公約允許某些鑒于目前經(jīng)濟和技術(shù)條件，公約允許某些POPsPOPs在一定在一定的豁免條件下暫時生產(chǎn)和使用。的豁免條件下暫時生產(chǎn)和使用。u締約方需采取封閉條件和污染控制技術(shù)，并制定嚴格的締約方需采取封閉條件和污染控制技術(shù)，并制定嚴格的產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)境排放標準，使豁免產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)境排放標準，使豁免POPsPOPs在作為中間體在作為中間體或產(chǎn)品（如或產(chǎn)品（如DDTDDT和六氯苯）在生產(chǎn)和使用過程中的殘留和六氯苯）在生產(chǎn)和使用過程中的殘留和污染排放最小化。和污染排放最小化。53u基本履約義務3（3）減少或消除非故意副產(chǎn)物）減少或消

13、除非故意副產(chǎn)物POPs制訂和實施以源排放評估和消除為目的二惡英和呋喃制訂和實施以源排放評估和消除為目的二惡英和呋喃等非故意副產(chǎn)物等非故意副產(chǎn)物POPs綜合控制計劃；綜合控制計劃；盡快對副產(chǎn)物盡快對副產(chǎn)物POPs排放源采取污染控制的排放源采取污染控制的“最佳技最佳技術(shù)（術(shù)（BAT）”和和“最佳環(huán)境做法（最佳環(huán)境做法（BEP）”。54u基本履約義務4（4）研究、開發(fā)和監(jiān)測）研究、開發(fā)和監(jiān)測l締約方應鼓勵和開展締約方應鼓勵和開展POPsPOPs和相關(guān)替代品，以及潛在和相關(guān)替代品，以及潛在POPsPOPs的研究、開發(fā)和監(jiān)測活動，主要包括源清單、環(huán)的研究、開發(fā)和監(jiān)測活動，主要包括源清單、環(huán)境污染、健康危

14、害和社會經(jīng)濟影響等。境污染、健康危害和社會經(jīng)濟影響等。l應制定相應規(guī)劃，支持旨在增強國家科學和技術(shù)研究應制定相應規(guī)劃，支持旨在增強國家科學和技術(shù)研究能力，并有利于相關(guān)國際合作的各項活動。能力，并有利于相關(guān)國際合作的各項活動。55u基本履約義務5（5）公眾宣傳和教育）公眾宣傳和教育z締約方應促進提高政府管理者對締約方應促進提高政府管理者對POPsPOPs問題的認識，向問題的認識，向公眾宣傳有關(guān)公眾宣傳有關(guān)POPsPOPs及其對健康和環(huán)境影響以及替代品及其對健康和環(huán)境影響以及替代品等方面的一切現(xiàn)有知識；等方面的一切現(xiàn)有知識；z制定實施特別是針對婦女、兒童和文化程度低的人的制定實施特別是針對婦女、兒

15、童和文化程度低的人的教育和公眾宣傳方案；教育和公眾宣傳方案；z對工人、科學家、教育人員以及技術(shù)和管理人員進行對工人、科學家、教育人員以及技術(shù)和管理人員進行培訓；培訓；z建立信息中心，進行信息登記和交流。建立信息中心，進行信息登記和交流。56u基本履約義務6（6）制定）制定POPs控制的國家實施方案控制的國家實施方案v締約國在公約生效締約國在公約生效2 2年內(nèi)，制定一項履行公約各項義務年內(nèi)，制定一項履行公約各項義務的的“國家實施計劃（國家實施計劃（NIPNIP）”；vNIPNIP制定應征求國內(nèi)的利益相關(guān)者意見，并盡力將制定應征求國內(nèi)的利益相關(guān)者意見，并盡力將NIPNIP納入到國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略之

16、中。納入到國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略之中。v 此外，公約還規(guī)定了一些其他義務包括指定信息此外，公約還規(guī)定了一些其他義務包括指定信息聯(lián)絡國家歸口機構(gòu)、向締約方大會匯報和建立成效評聯(lián)絡國家歸口機構(gòu)、向締約方大會匯報和建立成效評估機制等。估機制等。57POPsPOPs需要解決的科學問題需要解決的科學問題58lPOPs的環(huán)境行為的環(huán)境行為 (fate)lPOPs的排放；的排放；lPOPs的污染現(xiàn)狀；的污染現(xiàn)狀；lPOPs的各種降解；的各種降解；lPOPs的風險評價的風險評價l暴露途徑和暴露途徑和l健康影響健康影響59lPOPs替代和污染處置替代和污染處置 POPsPOPs替代方法和技術(shù)（如，替代方法和技術(shù)（如

17、， 病媒控制，白蟻病媒控制，白蟻防治，）防治，） POPsPOPs污染處置方法和技術(shù)（如，二惡英控制，污染處置方法和技術(shù)（如，二惡英控制，POPsPOPs廢棄物和污染場地處理）廢棄物和污染場地處理）lPOPs的社會及經(jīng)濟影響評估的社會及經(jīng)濟影響評估lPOPs相關(guān)管理政策研究相關(guān)管理政策研究60中國中國POPsPOPs簡況簡況p中國中國50-8050-80年代曾生產(chǎn)使用年代曾生產(chǎn)使用DDTDDT、毒殺芬、六氯苯、氯丹、七氯、毒殺芬、六氯苯、氯丹、七氯5 5種種（當（當時未生產(chǎn)艾試劑、狄試劑、異狄試劑和滅蟻靈），時未生產(chǎn)艾試劑、狄試劑、異狄試劑和滅蟻靈），DDTDDT曾為主導農(nóng)藥，曾為主導農(nóng)藥，其

18、次是毒殺芬，其次是毒殺芬， 自自19831983年，年，DDTDDT全國累計使用量約全國累計使用量約4040多萬噸。多萬噸。p19831983年始，年始，先后停止毒殺芬、七氯、氯丹等的生產(chǎn)和使用，先后停止毒殺芬、七氯、氯丹等的生產(chǎn)和使用，但保留但保留DDTDDT登記和六氯苯生產(chǎn)，但禁止或限制其作為農(nóng)藥使用，登記和六氯苯生產(chǎn)，但禁止或限制其作為農(nóng)藥使用，DDTDDT用于生產(chǎn)三氯用于生產(chǎn)三氯殺螨醇的原料（中間體），六氯苯用于生產(chǎn)五氯酚鈉。殺螨醇的原料（中間體），六氯苯用于生產(chǎn)五氯酚鈉。p目前，目前，DDTDDT、氯丹、滅蟻靈等、氯丹、滅蟻靈等3 3種在生產(chǎn)、使用或出口。種在生產(chǎn)、使用或出口。DDT

19、DDT年產(chǎn)量約年產(chǎn)量約30003000噸，氯丹噸，氯丹160160噸。噸。DDTDDT在少數(shù)?。ㄔ颇?、江蘇、四川等）因瘧疾嚴重，在少數(shù)?。ㄔ颇?、江蘇、四川等）因瘧疾嚴重，仍在使用。仍在使用。p近幾年中國主要用于新建房屋每年使用氯丹原油在近幾年中國主要用于新建房屋每年使用氯丹原油在200200噸以上？，滅蟻靈噸以上？，滅蟻靈約約0.30.3噸（不含農(nóng)林、水利部門），噸（不含農(nóng)林、水利部門），19991999年經(jīng)貿(mào)委下文禁止氯丹生產(chǎn)年經(jīng)貿(mào)委下文禁止氯丹生產(chǎn) ；p中國提出中國提出4 4種豁免：種豁免：1 1） DDTDDT，用于中間體生產(chǎn)；，用于中間體生產(chǎn)；2 2） HCBHCB，用于農(nóng)藥中，用于農(nóng)

20、藥中間體生產(chǎn)；間體生產(chǎn)；3 3）氯丹，用于白蟻藥的生產(chǎn)和保護建筑堤壩的使用；和）氯丹，用于白蟻藥的生產(chǎn)和保護建筑堤壩的使用；和4 4）滅蟻靈，用于滅白蟻藥的生產(chǎn)。滅蟻靈，用于滅白蟻藥的生產(chǎn)。p中國中國1 1項可接受用途：項可接受用途： DDTDDT，用于病媒防治的生產(chǎn)。，用于病媒防治的生產(chǎn)。61中國中國POPsPOPs簡況簡況1965年年-1981年，中國曾生產(chǎn)年，中國曾生產(chǎn)PCB（多氯聯(lián)苯），主要作為電容器介質(zhì)和油（多氯聯(lián)苯），主要作為電容器介質(zhì)和油漆配制；漆配制；70年代末到年代末到80年代初還從法國、比利時等國進口過大量含年代初還從法國、比利時等國進口過大量含PCB的變電設(shè)備；的變電設(shè)備

21、；目前，大部分目前，大部分PCB電容器已報廢，部分仍在使用，廢棄狀況堪憂。電容器已報廢，部分仍在使用，廢棄狀況堪憂。1991年，發(fā)布年，發(fā)布“防止含防止含PCB電力裝置及其廢物污染環(huán)境的規(guī)定電力裝置及其廢物污染環(huán)境的規(guī)定”，規(guī)定各級，規(guī)定各級環(huán)保部門必須對環(huán)保部門必須對PCB電力裝置進行封存，集中管理；電力裝置進行封存，集中管理；1991年和年和1999年分別發(fā)布了年分別發(fā)布了PCB控制標準和焚燒標準；控制標準和焚燒標準；調(diào)查顯示：因管理力度不夠，各地對調(diào)查顯示：因管理力度不夠，各地對PCB封存數(shù)量甚至地點情況不清；封存數(shù)量甚至地點情況不清；相當部分相當部分PCB電容器因封存時間過長，已經(jīng)腐蝕

22、泄露，造成封存土地和水體電容器因封存時間過長，已經(jīng)腐蝕泄露，造成封存土地和水體的污染相當嚴重；的污染相當嚴重；PCB處置和焚燒能力不足處置和焚燒能力不足62中國中國POPsPOPs簡況簡況全世界每年排放二惡英全世界每年排放二惡英50kgTEQ，UNEP統(tǒng)計年排放最大國為日本，統(tǒng)計年排放最大國為日本，1.5kgTEQ;氯堿工業(yè)、有機氯工業(yè)、紙漿漂白等含氯加工工業(yè)產(chǎn)生大量二惡英氯堿工業(yè)、有機氯工業(yè)、紙漿漂白等含氯加工工業(yè)產(chǎn)生大量二惡英/呋喃，問題十呋喃，問題十分嚴重。分嚴重。中國為氯堿生產(chǎn)大國，產(chǎn)量居世界第二；估算每年排放二惡英類物質(zhì)中國為氯堿生產(chǎn)大國，產(chǎn)量居世界第二；估算每年排放二惡英類物質(zhì)5.

23、4kgTEQ五氯酚和鈉五氯酚在中國廣泛用于防治血吸蟲病以及木材防腐，其副產(chǎn)物二五氯酚和鈉五氯酚在中國廣泛用于防治血吸蟲病以及木材防腐，其副產(chǎn)物二惡英大量進入水體，估計每年達惡英大量進入水體，估計每年達15kgTEQ;造紙廢液中因工藝落后，處理不足，產(chǎn)生二惡英每年達造紙廢液中因工藝落后，處理不足，產(chǎn)生二惡英每年達20 kgTEQ;此外，燃料化工、日化等。此外，燃料化工、日化等。中國垃圾量年增長率達中國垃圾量年增長率達6%，其中危險廢物占，其中危險廢物占2-5%，中國未來垃圾焚燒率將提高，中國未來垃圾焚燒率將提高到到3%，未來垃圾焚燒帶來的二惡英污染問題將十分嚴峻。，未來垃圾焚燒帶來的二惡英污染問

24、題將十分嚴峻。63參考網(wǎng)址：參考網(wǎng)址：http:/www.chem.unep.ch64有感有感l(wèi)首批被列入公約受控清單的首批被列入公約受控清單的1212種種POPsPOPs中，有中，有8 8種有機種有機氯殺蟲劑、氯殺蟲劑、2 2種工業(yè)化學品和種工業(yè)化學品和2 2種非故意生產(chǎn)的副產(chǎn)物，種非故意生產(chǎn)的副產(chǎn)物，包括人們熟知的滴滴涕、滅蟻靈、多氯聯(lián)苯（包括人們熟知的滴滴涕、滅蟻靈、多氯聯(lián)苯（PCBsPCBs），），以及目前已知毒性最大的一類物質(zhì)以及目前已知毒性最大的一類物質(zhì)二惡英類。今后，二惡英類。今后，這個清單還將不斷增加。這個清單還將不斷增加。l隨著隨著POPs

25、POPs公約的生效，由此帶來的公約的生效，由此帶來的POPsPOPs控制行動、控制行動、相關(guān)產(chǎn)品標準和綠色貿(mào)易壁壘將紛至沓來，必將對相相關(guān)產(chǎn)品標準和綠色貿(mào)易壁壘將紛至沓來，必將對相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展及進出口貿(mào)易產(chǎn)生深刻影響。關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展及進出口貿(mào)易產(chǎn)生深刻影響。l我國已遇到多起因我國已遇到多起因POPsPOPs污染而被退貨、索賠和限制出污染而被退貨、索賠和限制出口的事件，造成嚴重經(jīng)濟損失，歐盟已全面禁止我國口的事件，造成嚴重經(jīng)濟損失，歐盟已全面禁止我國動物產(chǎn)品的出口。今后這種事件將有增無減。動物產(chǎn)品的出口。今后這種事件將有增無減。65目前我國的目前我國的POPsPOPs污染十分嚴重，且對人體污染十分嚴重，且對人體健康的影響已開始顯現(xiàn)健康的影響已開始顯現(xiàn)l由于過去相當長的一段時期內(nèi)殺蟲劑使用過度、工由于過去相當長的一段時期內(nèi)殺蟲劑使用過度、工業(yè)廢棄物的濫排亂放以及一些人為的污染事故，我業(yè)廢棄物的濫排亂放以及一些人為的污染事故，我國很多區(qū)域環(huán)境介質(zhì)中國很多區(qū)域環(huán)境介質(zhì)中POPsPOPs的含量大大超過國際環(huán)的含量大大超過國際環(huán)境標準。對太湖地區(qū)的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，在有機氯殺蟲劑境標準。對太湖地區(qū)的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，在有機氯殺蟲劑禁用禁用2020年后，鳥蛋中滴滴涕等年后，鳥蛋中滴滴涕等POPsPOPs殘留水平和檢出殘留水平和檢出率仍很高。率仍很高。l2020世紀