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1、持久性有机污染物马双忱Persistent Organic Pollutants (POPs)1内容v持久性有机污染物的来源 v持久性有机污染物的特征 v持久性有机污染物的存在 v持久性有机污染物在全球的迁移和归趋 v持久性有机污染物的危害2一、POPs的来源1.1持久性有机污染物的定义和来源持久性有机污染物是指通过各种环境介质（水、 大气、土壤、生物体等）能够长距离迁移并能在环 境中长时间存留，进而对人类健康和环境产生严重 危害的天然和人工合成的有机污染物。它主要来源于两方面：一方面是由于农用的需要(杀虫剂和除草剂），人们生产 POPs，并施用于土壤和农作物中；另一方面是由于金属冶炼，垃圾焚
2、烧将POPs带入环境。 3Persistent Organic Pollutants (POPs)Defined as ： a set of organic compounds that: (i) POPs posses toxic characteristics; (ii) POPs are persistent，resist photochemical, biological and chemical degradation; (iii) POPs are often halogenated and characterized by low water solubility and hig
3、h lipid solubility, leading to bioaccumulation in fatty tissues; (iv) They are also semi-volatile, a property which permits these compounds either to vaporize or to be adsorbed on atmospheric particles ，POPs are prone to long-range atmospheric transport and deposition; (v) POPs can result in adverse
4、 environmental and human health effects at locations near and far from their sources.41.2 常见POPs POPs公约于2001年5月22日在瑞典斯德哥 尔摩通过。 首批列入该公约受控名单的POPs有12种， 具体如下表。5PesticidesIndustrial Chemical ProductsUnwanted By-productsAldrin（艾氏剂） Dieldrin（狄氏剂）Polychlorinated biphenyls (PCBs)（多氯联苯）Polychlorinated dibenzo
5、-p-dioxins (PCDDs)（多氯代二苯并二恶英 ）Endrin（异狄氏剂）Hexachlorobenzene (HCB)（六氯苯）Polychlorinated dibenzofurans (PCDFs)（多氯代二苯并呋喃 ）Chlordane（氯丹） Polychlorinated biphenyls (PCBs)DDT（滴滴涕） Hexachlorobenzene (HCB)Heptachlor（七氯） Mirex（灭蚁灵） Toxaphene（毒杀芬） Hexachlorobenzene （六氯苯） (HCB)12种限制的POPs清单6(1)艾氏剂1.3 12种POPs简介超玄
6、广告，含义？7(2)氯丹8(3)DDT9(4) 狄氏剂10(5)异狄氏剂11(6)二恶英(Dioxins)和呋喃(Furan)12(7) 七氯13(8) 六氯苯主要性质：熔点()：226;沸点() ： 323326 ;相对密度(水=1)： 2.44 相对蒸气密度(空气=1)： 9.8; 饱和蒸气压(kPa)： 0.13(114.4) ; 辛醇/水分配系数的对数值： 6.41; 溶解性： 不溶于水，溶于乙醚、氯 仿等多数有机溶剂。 主要用途： 用作防治麦类黑穗病, 种子和土壤消毒; 健康危害： 接触后引起眼刺激、烧 灼感、口鼻发干、疲乏、头痛、恶 心等。中毒时可影响肝脏、中枢神 经系统和心血管系
7、统。可致皮肤溃 疡。环境危害： 对环境有严重危害 ，对水体可造成污染。14(9)毒杀芬15(10)多氯联苯16（11）172.有毒化学品的环境参数 2.1 化合物在水中的溶解度（S） 许多有机物呈非离子态，在水中的溶解度都比较小。非离 子性化合物的溶解性，主要取决于他们的极性，非极性或弱 极性的化合物易溶于非极性或弱极性溶剂中，反之，强极性 化合物易溶于极性溶剂，水是强极性溶剂之一。 甲烷、四氯化碳等非极性化合物在水中溶解甚少，芳烃类 化合物属弱极性，在水中的溶解度也不大。随着芳烃环上取 代基的增加（如PAH），它们在水中的溶解度越来越小，相 反强极性的醇，有机酸等及带OH、SH、NH基团的化
8、合物在 水里的溶解度则相当大。182.2 沉积物-水分配系数（KOC） KOC是化合物在沉积物-土壤和水两相中的平衡浓度关 系，它是单位重量沉积物上吸附的化合物量与单位体积 环境水中溶解的该同一化合物量之比值。 KOC是表示某化合物在固液两相中浓度分配的一个定量 参数，通过这一参数可以根据其在水中的浓度，来预测 化合物在沉积物或土壤中的浓度分布。 KOC值可以用来预测某化合物在水体环境中的行为， 利用分配系数来推测化合物在环境中的分配。实际上是 基于水，沉积物和生物之间分配的各种分子反应力，因 为这种反应力与辛醇-水体系十分相似。192.3辛醇-水分配系数（KOW，octanol water
9、partition coefficient ） KOW是有机化合物在辛醇和水两相平衡浓度之比，是一个无 量纲值。KOW的数值越大，有机物在有机相中溶解度也越大， 即在水中的溶解度越小。 根据研究发现，辛醇对有机物的分配与有机物在土壤的分配 极为相似，当有了KOW以后，可以计算出KOC。通常，有机物在 水中的溶解度可以通过对非极性的有机相的亲和性反映出来。 亲脂有机物在辛醇-水体系中有很高的分配系数，在有机相中 的浓度可以达到水相中浓度的101106倍。例如常见的环境污染 物PAH、PCBS和邻苯二酸酯等。20 2.4 蒸气压（PV） 化合物的蒸气压表达了该化合物从环境水相向大气中的迁移程度；
10、一般而言，具有高蒸气压、低溶解度和高活性系数的化合物 最容易挥发，挥发的速度有时还决定于风、水流和温度。 一般低分子量的化合物如烷烃、单环芳烃和一些有机氮化物 都有很高的蒸气压和很低的水溶性。 有的资料也用亨利常数HC来表示化合物的挥发性，计算单位 Torr/mol,1Torr(托，表示真空度）=1mmHg。HC表示在标准温度 和压力下，化合物在空气和水中的相对平衡浓度，或蒸气压与 化合物在水中溶解度的比值，表示该化合物的挥发性。212.5 生物转化和降解系数（Kb） 生物转化是指生物酶对化合物的催化转化过程。 生物转化的可能性取决于化合物的稳定性和毒性，经驯化 的微生物的存在以及环境因素等（
11、包括pH值、温度，溶解氧 的量和可利用的氮）。 生物降解的难易程度通常称为可生化性。可生化的比例经 常用来表示用生化法处理含毒有机废水的重要指标，生化过 程是一个较长的过程。 生物转化速率的二级反应速率常数，决定于化合物的浓度 和微生物的量。Kb越小，表明该化合物的生物稳定性越高。222.6 生物富集系数（BCF） BCF是生物组织（干重）中化合物的浓度和溶解 在水中的浓度之比。也可以认为是生物对化合物的 吸收速率与生物体内化合物净化速率之比，生物富 集系数是描述化学物质在生物体内累积趋势的重要 指标。 生活在PCB含量为1g/L水中的鱼类，28天后的富 集系数为水体中含量的37000倍。 水
12、生生物在水体中对化学物质的吸收和积累作用 ，往往是通过水和脂肪之间的分配来完成的。233.1有机氯农药类物质的环境参数3.几类POPs的环境参数S-化合物在水中的溶解度 KOW-辛醇-水分配系数 KOC-沉积物-水分配系数 PV-蒸气压 Kb-生物转化和降解系数 BCF-生物富集系数243.2氯苯类物质的环境参数S-化合物在水中的溶解度 KOW-辛醇-水分配系数 KOC-沉积物-水分配系数 PV-蒸气压 Kb-生物转化和降解系数 BCF-生物富集系数253.3多氯联苯的环境参数S-化合物在水中的溶解度 KOW-辛醇-水分配系数 KOC-沉积物-水分配系数 PV-蒸气压 Kb-生物转化和降解系数
13、 BCF-生物富集系数26二、POPs的特征2.1 持久性有机污染物的特征2.1.1 持久性 POPs物质对生物降解、光解、化学分解作用等均有较强的 抵抗能力，因此这些物质一旦排放到环境中就难于被分解， 并且能够在水体、土壤和底泥等多介质环境中残留数年或更 长的时间。 目前常采用半衰期（某一种POPs物质在环境中分解消失一 半所需要的时间）作为衡量其在环境中持久性的评价参数。 通常，POPs在水体中的半衰期大于2个月、在土壤中的半 衰期大于6个月、或在沉积物中的半衰期大于6个月。 272.1.2 生物蓄积性 POPs的生物蓄积性是指POPs可藉生物系统中食物链的循 环反应，使其浓度在生物体内形
14、成逐渐累积的效应。 生物蓄积的基本机制是有机化合物在脂肪/水体系中的分 配过程。POPs物质虽然水溶性低，但具有高的脂溶性，因 此容易通过周围媒介富集到生物体内，并通过食物链的生物 放大作用达到中毒浓度。 通常，POPs在水生物种中的生物浓缩系数或生物积累系 数大于5000，如无生物浓缩系数和生物积累系数数据，则 logKow值大于5。282.1.3 远距离环境迁移性 POPs物质大多是半挥发性有机物（SVOC），因具有半挥 发性（介于有机蒸气和有机颗粒物之间），使得它们能够从 土壤、水体挥发到空气中，并以蒸气的形式存在于空气中或 者吸附在大气颗粒物上，可在大气环境中作远距离迁移，但 不会永久
15、停留在大气中，可重新沉降到地球上。 监测数据显示，POPs具有向一环境受体迁移的潜力，且可 能已通过空气、水或迁徙物种进行了远距离环境迁移； 环境转归特性或模型结果显示，该化学品具有通过空气、 水或迁徙物种进行远距离环境迁移的潜力，以及转移到远离 物质排放源地点的某一环境受体的潜力。对于通过空气大量 迁移的化学品，其在空气中的半衰期应大于两天。 292.1.4 毒害作用 在POPs公约规定的12种POPs中，大多数POPs具有很高的毒性，对人类健康和生态系统产生影响，包括对肝、肾等脏 器和神经系统、内分泌系统、生殖系统等急性和慢性毒性， 以及致癌、致畸、致突变等遗传毒性。而且，这些毒性还能 由
16、于污染物的持久性而持续一段时间。 此外，还有一部分POPs在生物体内能转变成另一种比原先物质毒性更强的物质，从而对生物机体产生毒害作用。以上性质决定了POPS对人体健康和生态环境具有极大的危 害。30三、POPs在环境介质中的存在3.1自然环境中的持久性有机污染物持久性有机污染物最初是通过大气和水进入整个生态环境系统的，目前 无论是大气，水体还是土壤，无论是在极地地区还是在低纬度地区，都能 检测到POPs。以下分别阐述一下POPs在各种介质中的存在情况。 3.1.1大气/颗粒物中的有机污染物大气中的有机污染物通常以气体的形式或者悬浮在颗粒物上发生扩散和 迁移，从而导致POPs的全球性污染。在德国，每
