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1、二恶英的污染问题及治理技术刘星汉（学号：1143111096）摘 要：人类在享受工业化所带来的便利的同时，越来越受到它所引起的环境问题的困扰。二恶英作为一类持久性有机污染物对人类造成的危害是潜在的，持久的。如何把握其特性，加强防治工作力度是当今国际社会关注的课题。关键词：二恶英 危害 治理0 引言随着人类生活水平的提高，科学技术的进步，环境问题也日益突出。如今，以化学物质为起源的陆地源污染物正向人类生命起源的海洋扩展， 以二恶英为代表的持久性有机污染物的全球化污染引起了国际社会的高度重视，成为近年最重要的国际化环境问题之一。把握其污染的发生源信息， 实际现状以及以这些资料为基础建立有效的污染对
2、策的立法立案及实施等成为了当前国际社会最为紧迫的课题。1 二恶英污染的来源及特点 1.1 二恶英的定义 二恶英是一类来源广、毒性强，稳定性高的有机污染物。它是多氯二苯并二恶英和多氯二苯并呋喃的统称，前者 75 种，后者 135 种，共 210 个同族体。这些化合物大部分具有强烈致癌、致畸、致突变的特点。其中，2，3，7，8-四氯代二苯并二恶英（2，3，7，8TCDD）是目前世界上已知的一级致癌物中毒性最强的有毒化合物, 其毒性相当于氰化钾的50100 倍。 由于二恶英的稳定性及易溶于油脂的特性，它们一旦进入人体便难以排出，长期积累，将会永久破坏人体的免疫系统及扰乱人体的激素分泌，对人体构成重大
3、伤害。研究表明，人体中的二恶英有 95%来自饮食。而在通过饮食进入人体的二恶英中，有 26.2%是通过海产品摄入的，20.2%是通过黄油及其他脂类制品摄入的，19.8%是通过奶制品摄入的，15%是通过肉类食品摄入的，9.3%是通过水果和蔬菜摄入的，6.1%是通过蛋类或其制品摄入的，还有3.4%是通过粮食摄入的。1.2 二恶英的来源 二恶英不是天然产物，而是含氯的碳氢化合物在燃烧过程中形成的。而二恶英除了用于实验室化学分析的生产外，并非人们有意生产的产物。它通常在燃烧和某些化工生产过程中以副产品形式产生。其来源主要有以下几个方面： 1.2.1 化工业生产过程：二恶英类持久性有机污染物作为伴生物多
4、产于杀虫剂、防腐剂、除草剂等农药的副产品中。由于二恶英可通过氯化自然界存在的酚类物质而形成，因此在造纸工业中也会产生二恶英，并且存在于纸张和生产废弃物中。此外，在冶炼、焚烧、合成、热处理等工业生产过程也会有二恶英产生。1.2.2 燃烧和焚化过程：当存在含氯原料时，各种燃烧过程均可产生二恶英。如垃圾焚化，高温炼钢，熔铁，废旧金属回炉，还有如煤，木材，石油产品等的供热燃烧，均有二恶英产生。 1.2.3“蓄积库”来源：二恶英不易降解及难溶水的性质，导致它们积聚于土壤，底泥和有机物中，并且在垃圾填埋场中持续存在。这些存在于“蓄积库”的二恶英可由于灰尘或底泥的重新悬浮等，而发生再分布产生二次污染。例如，
5、底泥可由于挥发或挖泥等而再分布。空气中含二恶英的飘尘沉积并蓄积于树叶后可由于森林火灾或树叶堆肥而进行再分布。 对全球范围而言，这种再分布并不会产生污染，但对具体的某个范围而言，则可能是其主要的污染来源。 对不同的国家和地区，各来源所占的比例各不相同。对西方发达国家，是以燃烧过程为主要污染源。而我国由于技术水平的限制，污染主要来自工业生产过程。 1.3 二恶英污染的特点 二恶英是一类多氯代三环芳香化合物，是目前已知化合物中毒性最大的一种，国际癌症研究中心已将其列为人类一级致癌物。由于二恶英结构稳定，具有很高的环境滞留性，且不能生物降解，所以最终通过食物链的富集作用危害人类。其危害特性主要有以下几
6、方面： 1.3.1 潜伏期长 据陈左生博士介绍，二恶英的污染危害是极具潜伏性的，它的污染爆发可能有跨世代的效应，因而可能使大多数人意识不到威胁的临近。比如一位健康的母亲，摄入了过量的二恶英类物质，而她依然可能生育出一个看上去健康的孩子，直到 20年后，当她的孩子自己也要生育自己的子女的时候， 他们才发现， 孩子的幸福之路在 20 年前就已经被二恶英“阻断”了。虽然二恶英毒性很大，但是一般都是对人体造成累积性慢性中毒。二恶英常以微小的颗粒存在于大气、土壤和水中，然后进入动物和植物体内，最后通过生态循环进入人体，在人体内富集，进而对人体造成重大伤害。 1.3.2 毒性大 二恶英对人体有毒，中毒后先
7、出现非特异性症状，如眼、鼻、喉等部位有刺激感，头晕，有不适感和呕吐现象。接着在脸部，颈部等裸露的皮肤处出现红肿，数周后出现“氯座疮”等皮肤受损症状。氯痤疮为 1 毫米到 1 厘米的囊肿，中间有深色的粉刺，周边皮肤有色素沉着，有时伴有毛发增生，可持续数月乃至数年。 此外，二恶英中毒还会严重影响肝功能，使出现肝肿，肝组织受损，肝功能异变。同时造成血脂和胆固醇增高，消化不良，腹泻等身体系统疾病。在精神-神经系统方面症状主要表现为失眠，头痛，烦躁不安，易激动，视力和听力减退以及四肢无力，感觉丧失，性格变化，意志消沉等。对人类危害最大的是二恶英的致癌性和致畸性。观察表明，长期接触二恶英的工人和越战老兵（
8、接触了含有二恶英的落叶剂） ，其癌症发病率明显高于其他人群。自然界中的二恶英是以痕量级存在，虽然量小，但积累起来将会导致婴儿畸形，特别是通过母亲在怀孕和哺乳的过程中传递，只需要“超微量”的剂量，对于婴幼儿的危害就将可能是毁灭性的和无可挽回的。1.3.3 稳定性强 二恶英的稳定性极强，最容易存在于动物的脂肪和乳汁中，因此，家畜、家禽及其产品蛋、 乳、 肉和鱼类是最易被污染的。 1998 年世界卫生组织规定人体每日容许摄入量 （Tolerant Daily Intake,TDI）为 14皮克/公斤（皮克：一万亿分之一克） 。根据规定，肉中允许量为 4皮克/kg，蛋为 7 皮克/kg。由于二恶英的稳
9、定性，使其一旦摄入生物体就难以排出，只能随生物的食物链不断传递。而我们人就处于食物链的顶端，是污染的最后集结地。人食用微量污染的食品后不会立即引起病变，但因其不易排出，所以长期食用会使有毒成分逐渐蓄积，后果不堪设想。 2 二恶英的污染危害 二恶英污染的特性决定了污染危害的严重性和持久性。美国环保局 1995 年公布的评价报告显示二恶英具有生物毒性、免疫毒性和内分泌毒性，其一旦侵入人体，不能降解，也不易排出，将会永久破坏人体的免疫系统及扰乱人体的激素分泌。 2.1 二恶英对人体皮肤的损伤 二恶英进入人体后，中毒者先出现非特异症状，如眼睛、鼻子和喉咙等部位有刺激感，头晕，不适感和呕吐。接着在裸露的
10、皮肤上，如脸部，颈部出现红肿，数周后出现“氯座疮”等皮肤受损症状，有 1毫米到 1 厘米的囊肿，中间有深色的粉刺，周边皮肤有色素沉着，有时伴有毛发增生。氯痤疮可持续数月乃至数年。乌克兰反对派领导人尤先科面容被毁就是这个原因。实验动物研究显示，当二恶英量达到 23ng/kg-13900ng/kg 时，就发生氯痤疮，人则仅需 96-3000ng/kg 才发病。 2.2 二恶英对人体机能的伤害 二恶英急性中毒症状还有肝肿，肝组织受损，肝功能改变，血脂和胆固醇增高，消化不良，腹泻，呕吐等。精神-神经系统症状主要为失眠，头痛，烦躁不安，易激动，视力和听力减退以及四肢无力，感觉丧失，性格变化，意志消沉等。
11、 3.二恶英导致癌变和畸形，观察表明，长期接触二恶英的工人和越战老兵（接触了含有二恶英的落叶剂） ，其癌症发病率明显高于其他人群。自然界中的二恶英是以痕量级存在，虽然量小，但积累起来将会导致婴儿畸形，特别是通过母亲在怀孕和哺乳的过程中传递，只需要“超微量”的剂量，对于婴幼儿的危害就将可能是毁灭性的和无可挽回的。 3 二恶英的污染治理 国际环境界对二恶英的来源、污染及控制一直极为重视，对二恶英的基础研究也已投入大量资金。许多发达国家通过关闭各种二恶英污染源和对二恶英污染物实行优先控制。研究表明，垃圾焚烧产生的二恶英占总量的 95%，是最主要的污染源。据统计，1998 年中国城市生活垃圾清运量达到
12、 1.13 亿吨，仅北京市每日垃圾的产生量就达到 1 万多吨，且还呈快速增长趋势，预计全国生活垃圾年均增长 6%，个别城市在 15%以上，全国三分之二的城市形成了垃圾围城的严重局面。中国准备在未来 10 年内，使垃圾焚烧达到垃圾处理总量的 3。在中国东部地区，经济较发达，许多城市的人口密度比日本还大，可用土地相对较少，使得人们对城市生活垃圾等废弃物减容无害化处理的要求越来越高， 因此垃圾焚烧的比例将会越来越大。 然而， 一些城市和地区为快速减少垃圾污染， 不知不觉中掀起一股垃圾焚烧热。这些焚烧设备简单而且规模小，焚烧处理和尾气净化装置不完全，且焚烧炉的炉温一般为850-1000 摄氏度，造成焚
13、烧废气和飞灰中含有大量的二恶英，这些二恶英远比垃圾本身更令人恐惧。因此十分有必要对焚烧所产生的二恶英进行监测和控制。 由于二恶英在高温下产生，也可在更高温下（1200 摄氏度）被除掉，故可以通过高温焚烧的方法达到净化的目的。图 1表示垃圾焚烧中各阶段二恶英产生比例。由图可知，在垃圾焚烧过程中从加热起燃至降温熄火的整个过程中二恶英类物质都可能产生。 因此迅速升温和降温并尽可能使正常运行温度高达 800可大大减少这三个阶段产生的二恶英量。图1 垃圾焚烧时各阶段二恶英产生比例 此外还应维持适宜的氧气浓度，保证通风顺畅，并便于进行自动燃烧控制，以使未燃烧的气体与空气充分接触，保证垃圾完全燃烧和充分燃烧
14、。在气体冷却过程中回收热量以使燃烧气体迅速冷却，并采用除尘装置通过粉尘层过滤含尘气体，防止粉煤灰的载体过量、防止粉煤灰积累并进行除氯，从而减少垃圾焚烧后飞灰中的二恶英类物质浓度。图 2 为袋式除尘器工作示意图。然而现有的袋式除尘器虽然能够把废气里高浓度的二恶英除去，但是无法将它分解，因而需要再处理。催化氧化分解法则是利用催化剂使废气中的污染物燃点降低，从而在较低温度下氧化分解的净化方法(见图 3)。加入催化剂（denovo 合成抑制物）后二恶类可在 250350下分解，可降低能耗和对反应器材质的要求,能够把废气里低浓度的二恶英分解掉，并将处理成本减低了三分之一。日本一公司开发出能快速降解二恶英
15、类物质的催化剂， 主要用于城市垃圾焚烧炉及工业垃圾燃烧炉。它能使气体中的二恶英成分快速降解(达 99%)，此催化剂及装置安置在排气道的任何位置都有效。有关资料显示，日本 1995 年以后新建的垃圾焚烧炉，无论全连续炉、准连续炉还是间歇炉，在采取了以上的控制措施后，设备及产物中的二恶英类物质浓度都有显著降低。 此外，在电除尘器中进行电晕放电也可分解二恶英类物质，使其分子内化学键断裂，彻底去除污染物。 日本原子能研究所的科学家便根据此理论， 采用电子束照射废气的方法分解、清除焚烧产物二恶英，收到良好效果。这一技术应用的原理是，使用电子束让废气中的空气和水生成活性氧等易反应性物质，进而破坏二恶英的化
16、学结构。实验得到的结果是：焚烧一般的生活垃圾，按每小时产生的立方米废气计算，施加万伏的电压生成的电子束（电流毫安、带宽厘米）可把其中的二恶英分解和清除以上。 4 结语 人类在关注二恶英的主要污染源并采取相应对策的同时，不应放慢政策法规制定的步伐。在治理的同时，应防患于未然，提高中国二恶英的分析和监测能力，建立中国二恶英污染源和污染监测数据库，并对二恶英的污染进行评估，建立一套统一的垃圾焚烧炉中二恶英的采集测量技术，使二恶英对人类的危害降至最低。参考文献： 1 环境科学前沿及新技术丛书余刚 科学出版社 2005-04-01 2 持久性有机污染物知识100问余刚 黄俊 中国环境科学出版社 2005-6
