持久性有机污染物在水体中的环境化学行为Environmental chemical behavior of persistent organic pollutants in water,,,,CONTENTS,,1,POPs的定义,Definition of POPs,持久性有机污染物Persistent Organic Pollutants,持久性有机污染物（POPs）指具有长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性，并通过各种环境介质（如大气、水、生物体等）能够长距离迁移并对人类健康和环境具有严重危害的天然或人工合成的有机污染物化学品协会国际理事会（ICCA）推荐：①持久性基准：水体中半衰期>180 d，土壤和底泥中半衰期>360 d； ②生物蓄积性基准：生物富集系数（BCF）>5000；③长距离越境迁移基准：大气中半衰期>2 d（蒸气压在0.01~1 kPa）；④偏远极地地区是否存在标准：水中质量浓度>10 ng/L1,POPs的分类,Classification of POPs,联合国环境规划署（UNEP）《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》,有机氯农药,首批列入公约控制的POPs包括以下三类：,工业化学品,生产副产物,艾氏剂、氯丹、滴滴涕（DDT）、狄试剂、异狄氏剂、七氯、灭蚁灵、毒杀芬和六氯苯,六氯苯（HCB）和多氯联苯（PCBs）,多氯代二苯并对二噁英（PCDDs）和多氯代二苯并呋喃（PCDFs）,随着人们对POPs认识的不断深入，又增加了包括多溴联苯、多溴联苯醚、全氟新烷磺酸、十氯酮等污染物。
目前《公约》共包含22大类共数千种同系物和异构体，且该名单还在不断扩大1,几种典型POPs的理化性质,Physicochemical properties of POPs,,,,表1 几种典型POPs的理化性质Tab.1 Physicochemical Properties of Several Typical POPs,注：Mr表示相对分子质量；Kow表示辛醇-水分配系数；BCF表示生物富集系数,POPs具有低水溶性和高脂溶性，易于在生物体内富集并通过食物链放大,,Mr较低的化合物具有较高的饱和蒸气压，POPs的Mr值中等，因此具有半挥发性,水体POPs的来源Sources of POPs in water bodies,水体POPs的迁移与转化Migration and Transformation of POPs in water,,水体POPs的分布Distribution of POPs in water bodies,,1938年DDTs惊人的杀虫效果首次被发现，到20世纪60年代末OCPs成为世界上产量和使用量最大的农药大量的OCPs直接或随雨水、灌溉水等进入水体，成为水体POPs重要的人为源之一。
工业生产排放的废水中富含大量的PAHs（炼焦、炼油和煤气厂）、PCBs、PCDD/Fs（发电或能源工业、金属冶炼与氯碱工业）、PBDEs及PFCs（阻燃聚合产品的制造厂、塑料制品厂、纺织、化工、造纸、皮革、电子电器等行业）是水体中POPs的另一大重要的人为源水相,沉积物,,2,水体中POPs的分布,Distribution of POPs in water bodies,底栖生物,POPs在水环境中的分布表现出在水相、沉积物和底栖生物中逐级增大的现象a：PAHs含量较少、多以小分子量的单体形式（2-4环）为存在、在垂直方向上，环数越多，下层水含量越多；b：PCBs以低氯取代单体为主；c：OCPs主要是HCHs和DDTs、呈现出枯水期>丰水期的特征a：PAHs以环数较大（3环以上）的占优势；b：PCBs以低氯取代单体为主、且表现出表层含量高的分布特点；c：OCPs分布广泛，呈现鲜明的南北地域差异a：不同组织器官 内脏中>肌肉组织b：不同物种 含脂率高的>含脂率低的（动物>植物）c：不同营养级 高营养级>低营养级（哺乳动物>鱼类>无脊椎动物>浮游生物）,,,,a、挥发：POPs都是半挥发性物质,b、干沉降：POPs一般具有较低的蒸气压，容易吸附在大气颗粒物上，并通过干沉降过程迁移到水体和陆地表面。
c、湿沉降：降雨和降雪是去除大气中POPs的两种主要的湿沉降过程a、吸附作用：POPs易与颗粒物结合沉降到水底；,b、底栖生物作用：扰动作用（改变POPs在沉积物上的吸附解吸平衡）、耗氧作用（低硒生物通过代谢吸收O2降低了氧化还原电位）、固定作用（使底泥形成小弹丸将污染物夹裹在内部）及富集作用POPs归趋机制,从全球来看，由于温度的差异，在低纬度地区温度相对高，POPs挥发进入到大气；在高纬度地区，温度下降，POPs沉降下来，导致POPs从热带地区迁移到寒冷地区在中纬度地区，在夏季POPs易于挥发和迁移，而在冬季则沉降下来，所以在POPs向高纬度迁移的过程中会有一系列距离相对较短的跳跃过程4,水体中POPs的风险评价,Risk assessment of POPs in water environment,,,POPS环境风险评价Risk assessment of POPs,POPs的环境风险评价是指对进入环境中持久性有机污染物的可见或期望效应的性质、数量、危害程度及风险发生概率进行评价，并提出减小环境风险的方案和对策的过程当前其评价模式主要由数据获取、暴露分析、效应分析及风险表征组成。
4,水环境中POPs的风险评价,Risk assessment of POPs in water environment,利用POPs潜在生态风险的效应区间低值（ERL：生物有害效应概率50%）,评估沉积物中POPs的潜在生态风险效应若污染物浓度ERM，经常出现负面生态效应常用于对PAHs的污染评价,,4,水环境中POPs的风险评价,Risk assessment of POPs in water environment,环境中类二噁英类的POPs以混合物形式存在，其对环境的效应并非简单的叠加常通过毒性当量法评价环境中的PCDDs/Fs、PCBs和PAHs的健康风险该法以毒性最强的BaP和TCDD作为参照物，设其毒性当量因子（TEF）设为1，将其他二恶英异构体的毒性折算成相应的毒性当量浓度，再将同种PoPs的毒性当量浓度加合，得到某种POPs的总毒性当量浓度毒性当量越大，致癌毒性越强根据沉积物质量评价基准（SQAGs），PAHs浓度可能效应浓度（PEL），生物毒性效应将频繁发生相对污染系数（RCF）是沉积物中POPs浓度与TEL的比值，是表征POPs潜在生物毒性的量化指标4,水环境中POPs的风险评价,Risk assessment of POPs in water environment,健康风险评价以风险度作为评价指标，把环境污染与人体健康联系起来，定量描述了污染物对人体产生健康危害的风险。
由于污染物的致癌效应和非致癌效应作用机理不同，因此可按致癌性将风险分为致癌风险和非致癌风险致癌风险R的计算方法：R=SF x E,R<0.01R=1-exp（-SF x E）,R≥0.01式中：SF为致癌物的致癌斜率系数（kg•d•mg-1）；E为暴露计量率（mg•kg-1•d-1），其计算公式如下：饮用水途径 E= C x IRw x EF x ED /（BW x AT）食鱼途径 E= C x BF x IRf x ED /（BW x AT）皮肤暴露途径 E= I x Asd x EF x FE x ED /（BW x AT x f） I=2 x 10-3 x k x C x 6 x T x TE/π式中：C为水中污染物浓度（mg•L-1）； IRw 为饮水率（L•d-1）；EF为暴露频率（d•a-1）；ED为暴露历时（年）；BW为平均体重（kg）；AT为平局时间（d）；EF为鱼类生物富集因子（L•kg-1）；IRf为鱼类的进食率（kg•a-1 ）；I为每次洗澡皮肤对污染物的吸附量（mg•cm2）次-1；Asd为人体表面积（cm2）FE为洗澡频率（次•d-1）；f为肠道吸附比率（量纲为1）；k为皮肤吸附参数（cm•h-1）；T为延滞时间（h）；TE为洗澡时间（h）,美国EPA推荐的可接受致癌风险指数为10-6~10-4,非致癌风险通常通过风险指数（HI）进行描述，计算如下：HI= E /RfD式中：RfD为参考剂量（mg kg-1 d-1）；E的计算同上。
当风险指数>1时，认为会对人体健康产生危害；非致癌风险指数远小于1，则说明污染物不会对人体健康产生危害5,水体中POPs的控制,Controls of POPs in Water bodies,•减排技术： 通过清洁生产技术和开发POPs替代品等方式控制POPs的排放•源处理技术： 包括高温焚烧技术、原位玻璃化技术、热脱附技术、碱催化脱氯和等离子体-电弧法等技术•污染水环境的修复技术： 主要是通过生物修复技术，利用生物特别是微生物催化降解有机物从而去除或消除环境污染，包括原位生物修复技术和异位生物修复技术Thanks,,,,。