环境中的典型污染物.ppt

《环境中的典型污染物.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《环境中的典型污染物.ppt（61页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第六章 环境中的典型污染物,6.1 重金属毒物,有毒重金属是指非人体必需又有害的重金属元素和化合物，在人体中只有少量存在但对正常代谢作用产生灾难性的影响。有毒重金属来自于矿物冶炼，材料加工和制成品应用等发生源，通过各种渠道散入环境。,重金属毒物对人体的毒害程度与其种类、存在的化学形态、进入人体的途径及受害人体的情况不同。一般以单质形式存在，通过饮食进入人体呈低毒性，以阳离子或有机态形式存在具有高毒性。,重金属中毒机理,生物机体中含巯基（-SH）的酶与外来重金属的反应：,（酶分子）（金属配合物）,破坏和中断了某些正常的代谢进程，引发中毒，这一过程与实验室里向含有重金属离子的水溶液中通H2S，产生

2、金属硫化物沉淀相似。,根据这一中毒机理，人们提出了一种药物解毒的方法。例如，EDTA、二巯基丙醇 对重金属有强烈亲合力，并与之形成溶解度较大的化合物后排除体外。,酚类污染物 芳烃类污染物 卤代污染物 合成洗涤剂 油类污染物 酞酸酯类污染物 新型污染物,6.2 有机污染物,6.2.1 典型的有机污染物,多环芳烃(PAHs)一大类广泛存在于自然环境中的有机物，也是最早发现并研究的致癌物。结构和性质：具有稠合多苯结构，成直线排列的多环芳烃化学性质活泼，成角状的多环芳烃，反应活性较小。,自然环境中多环芳烃的含量极微.主要来源于森林火灾和为山爆发.在人类的生产和生活环境中,煤矿、木柴、烟叶以及汽油、柴油

3、、重油等各种石油馏份燃烧，烹调幅烟，以及废弃物等均可造成环境中多环芳烃的污染。此外，煤的汽化和液化过程、石油的裂解过程均可产生多环芳烃。四环以下分子量较的多环芳烃多以蒸气态存在，而分子量较大的则被吸附在颗粒物表面，尤其是在小于5M的颗粒上，可以进入肺的深部。空气中的颗粒可以在空气中悬浮几天到几周，从而形成远距离转移。,来源和分布,食品中也含有一定朝气多环芳烃，其主要来源为，在食品的加工过程中，特别在烟熏、火烤或烘焦过程中滴在火上的油脂也能热聚产生苯并a芘，有人认为这是烤制食品中苯并a芘的主要来源。贮存过程中窗口或包装纸，含有不纯的油脂浸出溶剂提取的油脂中含有一定量的多环芳烃；在沥表路上凉晒粮食

4、被沥青污染。大气、水和土壤等环境中的多环芳烃可以使粮食、水果和蔬菜受到污染。,释放到大气中的 PAH 存在于固体颗粒物和气溶胶中；随石油污染物进入水体或土壤中的PAH 可参与光化学降解和微生物降解。,多环芳烃在环境中的迁移和转化,持久性有机污染物,什么是持久性有机污染物（POPs，Persistent Organic Pollutants）指那些难以通过物理、化学或生物途径降解的有害化合物。,联合国环境规划署提出的第一批12种POPs名单,艾氏剂、氯丹、狄氏剂、异狄氏剂、七氯、灭蚁灵、毒杀芬、滴滴涕、六氯代苯、多氯联苯、二恶英和呋喃,POP被人类合成、使用、发现毒性和被禁用时间表,1872：德

5、国首次合成多氯二苯对二恶英。1874：德国合成滴滴涕DDT。1881：德国合成多氯联苯PCB。1950：发现DDT显示活性雌性荷尔蒙特性。1962：美国化学家卡逊的书寂静的春天出版发行。警告以DDT为代表的杀虫剂、化学合成物质会带来的污染问题。1963：美国科学工作者查明：二恶英会给导致畸形儿。1966：瑞典科学家发现多氯联苯PCB对海洋的污染。,1970：DDT的使用达到最高峰期，全世界每年生产量为10万吨左右。1973：经济合作与发展组织通过限制多氯联苯PCB保护环境决议 1983：从日本城市垃圾焚烧厂查出二恶英污染1987：美国环保局查出纸制品中的微量二恶英1992：丹麦发表调查结果：在

6、过去50年，男性精子数减少了一半2000：在联合国环境署UNEP的召集下，商讨制定抵制POPs的国际公约2001：127个国家和地区签署斯德哥尔摩公约,高毒性,POPs的特性及对人体的危害,稳定性,POPs结构稳定，自然条件下不易降解。研究表明，POPs的半衰期在水中大于2个月，在土壤和沉积物中大于6个月，在人体和动物体内则从1年到10年。因此，即使是10年前使用过的POPs，在许多地方依然能够发现残留物。,蓄积性,如在水生生物链中，DDT在水体中的浓度约为3ppt，而在食鱼鸟类的体内浓度则高达25ppm，通过食物链，DDT浓度被放大了百万倍以上。又如在北极生态系统中，海豹、北极熊和因纽特人等

7、哺乳动物母体体内DDT浓度为水体中浓度的千万倍以上。,迁移性,6.2.3 环境激素,环境激素是指那些进入人体后能对人的生殖功能产生恶性影响的毒物，直接影响到人类的遗传性疾病。,与环境激素有关的物质约有145种，日常生活中常见于人工合成的药物或有机化合物，通过排放进入环境，人体摄入多数环境激素与正常人体分泌激素间具有相似化学结构。,拟干扰雌激素的环境化学物质多氯联苯、酞酸酯、烷基酚、铅、镍等 干扰睾酮的环境化学物质酞酸酯、林丹、苯乙烯、铅等 干扰甲状腺素的环境化学物质 二硫代氨基甲酸酯类、多卤芳烃等 干扰甲状腺功能、甲状腺素代谢酶及血浆甲状腺素的运转 多卤芳烃、多溴联苯 干扰其他内分泌功能的环境

8、化学物质 铅、可卡因、二硫化碳,20世纪后期，人类及野生动物的内分泌系统、免疫系统和神经系统出现了各种各样的异常现象。研究者最早发现，一些鱼类生殖器管不能发育成熟，雌雄同体，雄性退化，种群退化；人类免疫系统功能下降，内分泌异常，恶性肿瘤增多，神经系统出现障碍，新生儿畸形，发育不全等疾病逐年上升。,概念的提出,美国环保局(EPA)对这类化学物质影响内分泌系统的具体过程描述为：对生物的正常行为及生殖、发育相关的正常激素的合成、储存、分泌、体内输送、结合及清除等过程产生妨碍作用。化学污染物的“三致”作用及干扰内分泌作用，尤其在影响人类和动物的生殖繁衍方面引起了世人的关注。,二噁英 二噁英的性质 二噁

9、英是一类三环芳香族化合物。二噁英类化合物通常是多氯代二苯并二噁英（PCDD)类化合物和多氯代二苯并呋喃（PCDF)类化合物的总称。稳定的亲脂性，难降解，可富集，具有致癌性、生物毒性、免疫毒性和内分泌毒性。,分子中可以连接18个氯原子，分别有 175 和 135 种异构体。二噁英类化合物的毒性和其分子结构密切相关，如果其结构式中不含 Cl 原子，则毒性很小，含3个以下Cl原子的异构体毒性较小，含4个Cl原子的化合物（2,3,7,8-四氯二苯并二噁英）毒性最强。,二噁英的来源,医疗废弃物、下水污泥的燃烧；含氯化学品的杂质、城市垃圾的燃烧；造纸和纸张漂白；汽车尾气的排放；烟草的燃烧；灭螺用的五氯酚钠

10、含有痕量二恶英；炼铁、炼钢；,毒性效应,癌症、氯痤疮、衰竭综合症、糖尿病、肝毒性、致胎作用、免疫抑制、神经和行为毒性、生殖和发育毒性、体内多种代谢酶的诱导、内分泌系统的干扰,多氯联苯（PCBs）,一组由多个氯原子取代联苯分子中氢原子而形成的氯代芳烃类化合物。理化性质稳定，耐酸、碱，耐腐蚀抗氧化，耐热绝缘性好，用途广泛。PCBs的首次商业生产是在1929年，包括美国、中国、斯洛伐克、德国、日本、俄国和英国在内的许多国家都生产过PCBs。有40余年的使用历史，已成为全球污染物，引起广泛的关注。,PCBs被用于变压器和电容器、热交换器和水力系统、无碳复印纸、工业用油、油漆、添加剂、塑料、阻燃剂，甚至

11、是控制路上的灰尘。大多数国家都于20世纪70年代宣布了PCBs生产非法，但是大量的PCBs仍然在使用。截止1989年，在全世界估计生产的34亿磅PCBs中（不包括前苏联国家），有多达2/3仍在使用中或者是残留在环境中。PCBs挥发性和溶解度较小，大气和水中含量低。易吸附在颗粒物中，沉积物中含量达20005000g/kg。水生植物富集系数11041 105。,多氯联苯的来源与分布,挥发进入大气，经干湿沉降转入湖泊、海洋；转入水体后极易被沉积物吸附，因此沉积物中的多氯联苯仍是今后若干年内食物链污染的主要来源。PCBs结构稳定，自然条件下不易降解。研究表明，PCBs的半衰期在水中大于2个月，在土壤和

12、沉积物中大于6个月，在人体和动物体内则从1年到10年。因此，即使是10年前使用过的PCBs，在许多地方依然能够发现残留物。转化途径主要是光化学分解和生物降解。,多氯联苯在环境中的迁移和转化,光化学分解：,生物降解：从单氯到四氯代联苯均可生物降解。高取代的多氯联苯不易生物降解。单氯到四氯代联苯的降解顺序：联苯PCBs1221 PCBs1016 PCBs1254,1967年，日本米糠油事件，生产米糠油用多氯联苯作脱臭工艺中的热载体，由于生产管理不善，混入米糠油，食用后中毒，患病者超过1400人，至七八月份患病者超过5000人，其中16人死亡，实际受害者约13000人。患者一开始只是眼皮发肿、手心出

13、汗、全身起红疙瘩，随后全身肌肉疼痛、咳嗽不止，严重时恶心呕吐、肝功能下降，有的医治无效而死亡。这种病来势凶猛，患者很快达到13000人。用这种米糠油中的黑油饲喂家禽，致使几十万只鸡死亡。,多氯联苯的毒性和效应,1978-1979年间为期6个月的时间里，台湾油症地区约2000人食用了受多氯联苯和多氯联二苯并呋喃污染的食用油。多氯联苯从热交换器漏入成品油中。一部分多氯联苯受热后降解产生了多氯二苯并呋喃和其他氯化物，造成了高达数万人的患者，病症有眼皮肿、手脚指甲发黑、身上有黑色皮疹。,其生物毒性体现在以下四个方面：致癌性生殖毒性：PCB能使人类精子数量减少、精子畸型的人数增加；人类女性的不孕现象明显

14、上升；有的动物生育能力减弱。神经毒性：PCB能对人体造成脑损伤、抑制脑细胞合成、发育迟缓、降低智商。干扰内分泌系统：比如使得儿童的行为怪异，使水生动物雌性化。,二、六六六（HCH）结构：,六氯环己烷异构体是在生产工业生产的六氯环己烷期间对苯进行光化学氯化时生成的，其中，工业生产的六氯环己烷已被广泛用作商用杀虫剂。它是一种包含了五种六氯环己烷异构体的混合物：-六氯环己烷（53-70%），-六氯环己烷（3-14%），-六氯环己烷（11-18%），-六氯环己烷（6-10%）和-六氯环己烷（3-5%）。,化学生产,由于-六氯环己烷异构体，亦即我们所说的林丹，是杀虫有效性最高的异构体，工业生产的六氯环己

15、烷须经过一定的后续处理（分级结晶和浓缩），才能生成纯度为99%的林丹。这一过程的效率极其低下，产量只有10-15%，即每生产一吨林丹的同时会产生6-10吨的其他异构体（IHPA，2006年）。-六氯环己烷是这一反应的主要副产品（60-70%），其次是-六氯环己烷（7-10%）（世界卫生组织，1991年）。,持久性环境中最常见的六氯环己烷异构体包括-、-和-六氯环己烷。在环境空气和大洋海水中，-六氯环己烷是最主要的异构体（Walker，1999年）。遇到光线、高温、热水和酸时，-六氯环己烷都很稳定，不过，在pH值较高的环境中，它会发生脱氯作用。,持久性,人们认为，在空气中直接光解并不是六氯环己烷

16、从环境中消失的重要手段。不过，一些作者报告说，-六氯环己烷薄膜的光降解半衰期是91小时。在空气中羟基浓度非常低的地方，-六氯环己烷的平均半衰期估计为3 到4 年（毒物与疾病登记署，2005年）。由于极性低，-六氯环己烷往往会与土壤和沉积物缔合。人们研究了-六氯环己烷在土壤中的生物降解，研究表明，在种了庄稼的地里，其半衰期是54.4天，在没种庄稼的地里，半衰期是56.1天（毒物与疾病登记署，2005年）。,对微生物而言，其干重生物浓缩系数在1,500到2,700之间，重计生物浓缩系数是12,000。对无脊椎动物的研究表明，其干重生物浓缩系数在60到2,750之间，脂重生物浓缩系数最高可达8,00

17、0。另外一些研究报告说，其在鱼类中的生物浓缩系数从313到1,216不等（卫生组织，1991年）。Butte等人（1991年）在稳态条件下利用斑马鱼进行了研究，他们确定的生物浓缩系数是1,100。Oliver等人（1995年）报告说，在许多种水生生物中，-六氯环己烷的生物浓缩系数从1,600到2,400不等。,生物蓄积性,多项研究都报告说，-和-六氯环己烷普遍存在于北美洲、北极、南亚、西太平洋和南极洲。六氯环己烷异构体是北极地区最丰富和最具持久性的有机氯杀虫剂污染物，北极和南美洲并不使用或生产这些物质，因此，它们的出现证明这种化学品具有远距离迁移能力。,远距离环境迁移的潜力,人们并没有就-六氯

18、环己烷对人类的影响进行专门研究。它对大鼠的口服致死中量值从500毫克/千克体重到4,674 毫克/千克体重不等（卫生组织，1991年）。据报告，喂食了-六氯环己烷的动物会出现肝肾受损以及体重增长量骤减等现象。在喂食了-六氯环己烷的动物中，并未发现神经方面的影响。遗传毒性数据显示，-六氯环己烷有一定的潜在遗传毒性，不过这方面的证据还不够确凿（环保局，2006年）。最近，有证据表明-六氯环己烷会破坏内分泌过程（Li等人，2002年）。在亚慢性和/或慢性暴露之后，小鼠和大鼠体内的-六氯环己烷似乎会致癌（环保局,2006年）。国际癌症研究机构（癌症机构）已将-六氯环己烷归为一种可能的人类致癌物（毒物与

19、疾病登记署，2005年）。,不利影响,各种兽药和抗生素 多溴联苯醚（PBDEs）全氟辛酸铵（PFOS）花粉,6.2.4 新型有机污染物,多溴联苯醚（polybrominated diphenyl ethers,PBDEs）,PBDEs依溴原子数不同分为10个同系组，共有209种同系物。PBDEs具有相当稳定的化学结构，很难通过物理、化学或生物方法降解。,PBDEs大量用于聚合物中作阻燃添，尤其是在电器制造（电视机、计算机线路板和外壳）、建筑材料、泡沫、室内装潢、汽车内层、装饰物纤维等,2001年PBDEs的需求量达到67,400吨。由于溴系阻燃剂性能良好以及寻找代用品比较困难，溴系阻燃剂不仅会

20、使用相当长的时间，而其还将保持相当的增长速度。,应用,PBDEs会干扰甲状腺激素，妨碍人类和动物脑部与中枢神经系统的正常发育。,PBDEs在制备、燃烧及高温分解时会生成剧毒致癌物多溴二苯并二恶英及多溴二苯并呋喃。,毒性,高溴代联苯醚由于具有低挥发性、低水溶解度而极易吸附于泥土和颗粒上，在环境中比较稳定。高溴代联苯醚大部分都沉积在距污染源较近河流底泥和空气中的悬浮颗粒中，而在海洋生物和人体较少检测到。,环境行为,低溴代联苯醚具有相对较高挥发性、水溶解度和生物富集性，因此在底泥、水生生物、水和空气中都有低溴代联苯醚的存在。,1973年在美国密歇根发生了多溴联苯混入动物饲料事件。由于多溴联苯事件，美

21、国和欧洲分别在1976年和1980年禁止使用多溴联苯。2006年7月1日起，在欧洲市场投入的电气、电子设备中不得含有多溴联苯和多溴联苯醚等有害物质。,发现和控制措施,PFOS是一种重要的全氟表面活性剂，也是其他许多全氟化合物的重要前体。纺织品、皮革制品、家具和地毯等表面防污处理剂 泡沫灭火剂、地板上光蜡剂、农药和灭蚁药的中间体 用于生产合成洗涤剂、义齿洗涤剂、洗发香波等 计算机、移动电话及电子零件生产领域的特殊洗涤剂中,全氟辛酸铵（perfluorooctane sulfonate,PFOS）,PFOS CF3(CF2)7SO3-是由17个氟原子和8个碳原子组成的烃链，烃链末端碳原子上连接一个

22、磺酰基。由于C-F键具有强极性并且是自然界中键能最大的共价键之一，因此全氟化合物普遍具有很高的稳定性。PFOS以及其他全氟表面活性剂是一类持久性有机化合物。,结构和性质,20世纪60年代PFOS开始生产。20世纪80年代PFOS的应用增长迅速。美国3M公司曾是世界上最大的PFOS生产厂家。美国3M于2001年宣布自愿放弃生产PFOS。近年来，美国EPA，加拿大环境署，欧共体组织已开始详 细记录PFOS的使用，以便用于评价它们的潜在危害并考 虑在将来控制或禁止使用这些化合物。,PFOS大部分与血浆蛋白结合存在于血液中，其余一部分则蓄积在动物的肝脏组织和肌肉组织中。实验动物对PFOS的肠道吸收率较高，摄入体内后主要分布在血液和肝脏，虽然体内PFOS会随尿和粪便排出体外，但排出速度缓慢。人类PFOS半衰期大约4年。PFOS具有胚胎毒性和潜在的神经毒性。,PFOS的环境行为,