環(huán)境中的典型污染物特點和作用

1、環(huán)境中的典型污染物特點和作用 重金屬毒物 有毒重金屬是指非人體必需又有害的重金屬元素和化合物，在人體中只有少量存在但對正常代謝作用產(chǎn)生災(zāi)難性的影響。 有毒重金屬來自于礦物冶煉，材料加工和制成品應(yīng)用等發(fā)生源，通過各種渠道散入環(huán)境。 重金屬毒物對人體的毒害程度與其種類、存在的化學(xué)形態(tài)、進入人體的途徑及受害人體的情況不同。一般以單質(zhì)形式存在，通過飲食進入人體呈低毒性，以陽離子或有機態(tài)形式存在具有高毒性。重金屬中毒機理 生物機體中含巰基（-SH）的酶與外來重金屬的反應(yīng)： （酶分子） （金屬配合物） 破壞和中斷了某些正常的代謝進程，引發(fā)中毒，這一過程與實驗室里向含有重金屬離子的水溶液中通H2S，產(chǎn)生金屬

2、硫化物沉淀相似。 根據(jù)這一中毒機理，人們提出了一種藥物解毒的方法。例如，EDTA、二巰基丙醇 對重金屬有強烈親合力，并與之形成溶解度較大的化合物后排除體外。 酚類污染物 芳烴類污染物 鹵代污染物 合成洗滌劑 油類污染物 酞酸酯類污染物 新型污染物6.2 有機污染物6.2.1 典型的有機污染物 多環(huán)芳烴(PAHs) 一大類廣泛存在于自然環(huán)境中的有機物，也是最早發(fā)現(xiàn)并研究的致癌物。 結(jié)構(gòu)和性質(zhì)： 具有稠合多苯結(jié)構(gòu)，成直線排列的多環(huán)芳烴化學(xué)性質(zhì)活潑，成角狀的多環(huán)芳烴，反應(yīng)活性較小。 自然環(huán)境中多環(huán)芳烴的含量極微. 主要來源于森林火災(zāi)和為山爆發(fā). 在人類的生產(chǎn)和生活環(huán)境中,煤礦、木柴、煙葉以及汽油、柴

3、油、重油等各種石油餾份燃燒，烹調(diào)幅煙，以及廢棄物等均可造成環(huán)境中多環(huán)芳烴的污染。此外，煤的汽化和液化過程、石油的裂解過程均可產(chǎn)生多環(huán)芳烴。 四環(huán)以下分子量較的多環(huán)芳烴多以蒸氣態(tài)存在，而分子量較大的則被吸附在顆粒物表面，尤其是在小于5M的顆粒上，可以進入肺的深部?？諝庵械念w?？梢栽诳諝庵袘腋滋斓綆字?，從而形成遠距離轉(zhuǎn)移。來源和分布 食品中也含有一定朝氣多環(huán)芳烴，其主要來源為，在食品的加工過程中，特別在煙熏、火烤或烘焦過程中滴在火上的油脂也能熱聚產(chǎn)生苯并a芘，有人認為這是烤制食品中苯并a芘的主要來源。貯存過程中窗口或包裝紙，含有不純的油脂浸出溶劑提取的油脂中含有一定量的多環(huán)芳烴；在瀝表路上涼曬糧

4、食被瀝青污染。 大氣、水和土壤等環(huán)境中的多環(huán)芳烴可以使糧食、水果和蔬菜受到污染。 釋放到大氣中的 PAH 存在于固體顆粒物和氣溶膠中； 隨石油污染物進入水體或土壤中的PAH 可參與光化學(xué)降解和微生物降解。多環(huán)芳烴在環(huán)境中的遷移和轉(zhuǎn)化 持久性有機污染物什么是持久性有機污染物（POPs，Persistent Organic Pollutants）指那些難以通過物理、化學(xué)或生物途徑降解的有害化合物。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署提出的第一批12種POPs名單艾氏劑、氯丹、狄氏劑、異狄氏劑、七氯、滅蟻靈、毒殺芬、滴滴涕、六氯代苯、多氯聯(lián)苯、二惡英和呋喃POP被人類合成、使用、發(fā)現(xiàn)毒性和被禁用時間表1872：德國首次

5、合成多氯二苯對二惡英。1874：德國合成滴滴涕DDT。1881：德國合成多氯聯(lián)苯PCB。1950：發(fā)現(xiàn)DDT顯示活性雌性荷爾蒙特性。1962：美國化學(xué)家卡遜的書寂靜的春天出版發(fā)行。警告以DDT為代表的殺蟲劑、化學(xué)合成物質(zhì)會帶來的污染問題。1963：美國科學(xué)工作者查明：二惡英會給導(dǎo)致畸形兒。1966：瑞典科學(xué)家發(fā)現(xiàn)多氯聯(lián)苯PCB對海洋的污染。1970：DDT的使用達到最高峰期，全世界每年生產(chǎn)量為10萬噸左右。1973：經(jīng)濟合作與發(fā)展組織通過限制多氯聯(lián)苯PCB保護環(huán)境決議 1983：從日本城市垃圾焚燒廠查出二惡英污染1987：美國環(huán)保局查出紙制品中的微量二惡英1992：丹麥發(fā)表調(diào)查結(jié)果：在過去50

6、年，男性精子數(shù)減少了一半2000：在聯(lián)合國環(huán)境署UNEP的召集下，商討制定抵制POPs的國際公約2001：127個國家和地區(qū)簽署斯德哥爾摩公約高毒性POPs的特性及對人體的危害穩(wěn)定性POPs結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，自然條件下不易降解。研究表明，POPs的半衰期在水中大于2個月，在土壤和沉積物中大于6個月，在人體和動物體內(nèi)則從1年到10年。因此，即使是10年前使用過的POPs，在許多地方依然能夠發(fā)現(xiàn)殘留物。 蓄積性如在水生生物鏈中，DDT在水體中的濃度約為3ppt，而在食魚鳥類的體內(nèi)濃度則高達25ppm，通過食物鏈，DDT濃度被放大了百萬倍以上。又如在北極生態(tài)系統(tǒng)中，海豹、北極熊和因紐特人等哺乳動物母體體內(nèi)D

7、DT濃度為水體中濃度的千萬倍以上。 6.2.3 環(huán)境激素 環(huán)境激素是指那些進入人體后能對人的生殖功能產(chǎn)生惡性影響的毒物，直接影響到人類的遺傳性疾病。 與環(huán)境激素有關(guān)的物質(zhì)約有145種，日常生活中常見于人工合成的藥物或有機化合物，通過排放進入環(huán)境，人體攝入多數(shù)環(huán)境激素與正常人體分泌激素間具有相似化學(xué)結(jié)構(gòu)。 擬干擾雌激素的環(huán)境化學(xué)物質(zhì)多氯聯(lián)苯、酞酸酯、烷基酚、鉛、鎳等 干擾睪酮的環(huán)境化學(xué)物質(zhì)酞酸酯、林丹、苯乙烯、鉛等 干擾甲狀腺素的環(huán)境化學(xué)物質(zhì) 二硫代氨基甲酸酯類、多鹵芳烴等 干擾甲狀腺功能、甲狀腺素代謝酶及血漿甲狀腺素的運轉(zhuǎn) 多鹵芳烴、多溴聯(lián)苯 干擾其他內(nèi)分泌功能的環(huán)境化學(xué)物質(zhì) 鉛、可卡因、二硫

8、化碳 20世紀后期，人類及野生動物的內(nèi)分泌系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)了各種各樣的異?，F(xiàn)象。研究者最早發(fā)現(xiàn)，一些魚類生殖器管不能發(fā)育成熟，雌雄同體，雄性退化，種群退化；人類免疫系統(tǒng)功能下降，內(nèi)分泌異常，惡性腫瘤增多，神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)障礙，新生兒畸形，發(fā)育不全等疾病逐年上升。 概念的提出 美國環(huán)保局(EPA)對這類化學(xué)物質(zhì)影響內(nèi)分泌系統(tǒng)的具體過程描述為：對生物的正常行為及生殖、發(fā)育相關(guān)的正常激素的合成、儲存、分泌、體內(nèi)輸送、結(jié)合及清除等過程產(chǎn)生妨礙作用。 化學(xué)污染物的“三致”作用及干擾內(nèi)分泌作用，尤其在影響人類和動物的生殖繁衍方面引起了世人的關(guān)注。 二噁英 二噁英的性質(zhì) 二噁英是一類三環(huán)芳香族化合物

9、。二噁英類化合物通常是多氯代二苯并二噁英（PCDD)類化合物和多氯代二苯并呋喃（PCDF)類化合物的總稱。 穩(wěn)定的親脂性，難降解，可富集，具有致癌性 、生物毒性、免疫毒性和內(nèi)分泌毒性。 分子中可以連接18個氯原子，分別有 175 和 135 種異構(gòu)體。二噁英類化合物的毒性和其分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，如果其結(jié)構(gòu)式中不含 Cl 原子，則毒性很小，含3個以下Cl原子的異構(gòu)體毒性較小，含4個Cl原子的化合物（2,3,7,8- 四氯二苯并二噁英）毒性最強。 二噁英的來源 醫(yī)療廢棄物、下水污泥的燃燒；含氯化學(xué)品的雜質(zhì)、城市垃圾的燃燒；造紙和紙張漂白； 汽車尾氣的排放；煙草的燃燒； 滅螺用的五氯酚鈉含有痕量二惡英

10、；煉鐵、煉鋼； 毒性效應(yīng)癌癥、氯痤瘡、衰竭綜合癥、糖尿病、肝毒性、致胎作用、免疫抑制、神經(jīng)和行為毒性、生殖和發(fā)育毒性、體內(nèi)多種代謝酶的誘導(dǎo)、內(nèi)分泌系統(tǒng)的干擾 多氯聯(lián)苯（PCBs） 一組由多個氯原子取代聯(lián)苯分子中氫原子而形成的氯代芳烴類化合物。 理化性質(zhì)穩(wěn)定，耐酸、堿，耐腐蝕抗氧化，耐熱絕緣性好，用途廣泛。 PCBs的首次商業(yè)生產(chǎn)是在1929年，包括美國、中國、斯洛伐克、德國、日本、俄國和英國在內(nèi)的許多國家都生產(chǎn)過PCBs。有40余年的使用歷史，已成為全球污染物，引起廣泛的關(guān)注。 PCBs被用于變壓器和電容器、熱交換器和水力系統(tǒng)、無碳復(fù)印紙、工業(yè)用油、油漆、添加劑、塑料、阻燃劑，甚至是控制路上的

11、灰塵。 大多數(shù)國家都于20世紀70年代宣布了PCBs生產(chǎn)非法，但是大量的PCBs仍然在使用。截止1989年，在全世界估計生產(chǎn)的34億磅PCBs中（不包括前蘇聯(lián)國家），有多達2/3仍在使用中或者是殘留在環(huán)境中。 PCBs揮發(fā)性和溶解度較小，大氣和水中含量低。易吸附在顆粒物中，沉積物中含量達20005000g/kg。水生植物富集系數(shù)11041 105。多氯聯(lián)苯的來源與分布 揮發(fā)進入大氣，經(jīng)干濕沉降轉(zhuǎn)入湖泊、海洋；轉(zhuǎn)入水體后極易被沉積物吸附，因此沉積物中的多氯聯(lián)苯仍是今后若干年內(nèi)食物鏈污染的主要來源。 PCBs結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，自然條件下不易降解。研究表明，PCBs的半衰期在水中大于2個月，在土壤和沉積物中

12、大于6個月，在人體和動物體內(nèi)則從1年到10年。因此，即使是10年前使用過的PCBs，在許多地方依然能夠發(fā)現(xiàn)殘留物。 轉(zhuǎn)化途徑主要是光化學(xué)分解和生物降解。 多氯聯(lián)苯在環(huán)境中的遷移和轉(zhuǎn)化光化學(xué)分解： 生物降解：從單氯到四氯代聯(lián)苯均可生物降解。高取代的多氯聯(lián)苯不易生物降解。 單氯到四氯代聯(lián)苯的降解順序： 聯(lián)苯PCBs1221 PCBs1016 PCBs1254 1967年，日本米糠油事件，生產(chǎn)米糠油用多氯聯(lián)苯作脫臭工藝中的熱載體，由于生產(chǎn)管理不善，混入米糠油，食用后中毒，患病者超過1400人，至七八月份患病者超過5000人，其中16人死亡，實際受害者約13000人?；颊咭婚_始只是眼皮發(fā)腫、手心出汗、

13、全身起紅疙瘩，隨后全身肌肉疼痛、咳嗽不止，嚴重時惡心嘔吐、肝功能下降，有的醫(yī)治無效而死亡。這種病來勢兇猛，患者很快達到13000人。用這種米糠油中的黑油飼喂家禽，致使幾十萬只雞死亡。多氯聯(lián)苯的毒性和效應(yīng) 1978-1979年間為期6個月的時間里，臺灣油癥地區(qū)約2000人食用了受多氯聯(lián)苯和多氯聯(lián)二苯并呋喃污染的食用油。多氯聯(lián)苯從熱交換器漏入成品油中。一部分多氯聯(lián)苯受熱后降解產(chǎn)生了多氯二苯并呋喃和其他氯化物，造成了高達數(shù)萬人的患者，病癥有眼皮腫、手腳指甲發(fā)黑、身上有黑色皮疹。 其生物毒性體現(xiàn)在以下四個方面：致癌性生殖毒性：PCB能使人類精子數(shù)量減少、精子畸型的人數(shù)增加；人類女性的不孕現(xiàn)象明顯上升；

14、有的動物生育能力減弱。神經(jīng)毒性：PCB能對人體造成腦損傷、抑制腦細胞合成、發(fā)育遲緩、降低智商。干擾內(nèi)分泌系統(tǒng)：比如使得兒童的行為怪異，使水生動物雌性化。二、六六六（HCH）結(jié)構(gòu)：六氯環(huán)己烷異構(gòu)體是在生產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn)的六氯環(huán)己烷期間對苯進行光化學(xué)氯化時生成的，其中，工業(yè)生產(chǎn)的六氯環(huán)己烷已被廣泛用作商用殺蟲劑。它是一種包含了五種六氯環(huán)己烷異構(gòu)體的混合物：-六氯環(huán)己烷（53-70%），-六氯環(huán)己烷（3-14%），-六氯環(huán)己烷（11-18%），-六氯環(huán)己烷（6-10%）和-六氯環(huán)己烷（3-5%）?；瘜W(xué)生產(chǎn)由于-六氯環(huán)己烷異構(gòu)體，亦即我們所說的林丹， 是殺蟲有效性最高的異構(gòu)體，工業(yè)生產(chǎn)的六氯環(huán)己烷須經(jīng)過一定

15、的后續(xù)處理（分級結(jié)晶和濃縮），才能生成純度為99%的林丹。這一過程的效率極其低下，產(chǎn)量只有10-15%，即每生產(chǎn)一噸林丹的同時會產(chǎn)生6-10噸的其他異構(gòu)體（IHPA，2006年）。-六氯環(huán)己烷是這一反應(yīng)的主要副產(chǎn)品（60-70%），其次是-六氯環(huán)己烷（7-10%）（世界衛(wèi)生組織，1991年）。 持久性環(huán)境中最常見的六氯環(huán)己烷異構(gòu)體包括-、 -和-六氯環(huán)己烷。在環(huán)境空氣和大洋海水中，-六氯環(huán)己烷是最主要的異構(gòu)體（Walker，1999年）。 遇到光線、高溫、熱水和酸時，-六氯環(huán)己烷都很穩(wěn)定，不過，在pH值較高的環(huán)境中，它會發(fā)生脫氯作用。 持久性人們認為，在空氣中直接光解并不是六氯環(huán)己烷從環(huán)境中消

16、失的重要手段。不過，一些作者報告說，-六氯環(huán)己烷薄膜的光降解半衰期是91小時。在空氣中羥基濃度非常低的地方，-六氯環(huán)己烷的平均半衰期估計為3 到4 年（毒物與疾病登記署，2005年）。 由于極性低，-六氯環(huán)己烷往往會與土壤和沉積物締合。人們研究了 -六氯環(huán)己烷在土壤中的生物降解，研究表明，在種了莊稼的地里，其半衰期是天，在沒種莊稼的地里，半衰期是天（毒物與疾病登記署，2005年）。 對微生物而言，其干重生物濃縮系數(shù)在1,500到2,700之間，重計生物濃縮系數(shù)是12,000。對無脊椎動物的研究表明，其干重生物濃縮系數(shù)在60到2,750之間，脂重生物濃縮系數(shù)最高可達8,000。另外一些研究報告說

17、，其在魚類中的生物濃縮系數(shù)從313到1,216不等（衛(wèi)生組織，1991年）。Butte等人（1991年）在穩(wěn)態(tài)條件下利用斑馬魚進行了研究，他們確定的生物濃縮系數(shù)是1,100。Oliver等人（1995年）報告說，在許多種水生生物中，-六氯環(huán)己烷的生物濃縮系數(shù)從1,600到2,400不等。 生物蓄積性 多項研究都報告說，-和-六氯環(huán)己烷普遍存在于北美洲、北極、南亞、西太平洋和南極洲。六氯環(huán)己烷異構(gòu)體是北極地區(qū)最豐富和最具持久性的有機氯殺蟲劑污染物，北極和南美洲并不使用或生產(chǎn)這些物質(zhì)，因此，它們的出現(xiàn)證明這種化學(xué)品具有遠距離遷移能力。 遠距離環(huán)境遷移的潛力 人們并沒有就-六氯環(huán)己烷對人類的影響進行

18、專門研究。它對大鼠的口服致死中量值從500毫克/千克體重到4,674 毫克/千克體重不等（衛(wèi)生組織，1991年）。據(jù)報告，喂食了-六氯環(huán)己烷的動物會出現(xiàn)肝腎受損以及體重增長量驟減等現(xiàn)象。在喂食了-六氯環(huán)己烷的動物中，并未發(fā)現(xiàn)神經(jīng)方面的影響。遺傳毒性數(shù)據(jù)顯示，-六氯環(huán)己烷有一定的潛在遺傳毒性，不過這方面的證據(jù)還不夠確鑿（環(huán)保局，2006年）。最近，有證據(jù)表明-六氯環(huán)己烷會破壞內(nèi)分泌過程（Li等人，2002年）。在亞慢性和/或慢性暴露之后，小鼠和大鼠體內(nèi)的-六氯環(huán)己烷似乎會致癌（環(huán)保局, 2006年）。國際癌癥研究機構(gòu)（癌癥機構(gòu)）已將-六氯環(huán)己烷歸為一種可能的人類致癌物（毒物與疾病登記署，2005

19、年）。不利影響 各種獸藥和抗生素 多溴聯(lián)苯醚（PBDEs） 全氟辛酸銨（PFOS） 花粉6.2.4 新型有機污染物 多溴聯(lián)苯醚（polybrominated diphenyl ethers, PBDEs）PBDEs依溴原子數(shù)不同分為10個同系組，共有209種同系物。PBDEs具有相當穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，很難通過物理、化學(xué)或生物方法降解。 PBDEs大量用于聚合物中作阻燃添，尤其是在電器制造（電視機、計算機線路板和外殼）、建筑材料、泡沫、室內(nèi)裝潢、汽車內(nèi)層、裝飾物纖維等2001年P(guān)BDEs的需求量達到67,400噸。由于溴系阻燃劑性能良好以及尋找代用品比較困難，溴系阻燃劑不僅會使用相當長的時間，而其還將保持相當?shù)脑鲩L速度。 應(yīng)用 PBDEs會干擾甲狀腺激素，妨礙人類和動物腦部與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的正常發(fā)育。PBDEs在制備、燃燒及高溫分解時會生成劇毒致癌物多溴二苯并二惡英及多溴二苯并呋喃。 毒性 高溴代聯(lián)苯醚由于具有低揮發(fā)性、低水溶解度而極易吸附于泥土和顆粒上，在環(huán)境中比較穩(wěn)定。高溴代聯(lián)苯醚大部分都沉積在距污染源較近河流底泥和空氣中的懸浮顆粒中，而在海洋生物