pops生物地球化学循环剖析.pptx

1主讲：郑刘根主讲：郑刘根/王宁王宁20132013年年1111月月2727日日地球与环境科学导论地球与环境科学导论持久性有机污染物-全球环境问题2持久性有机污染物（持久性有机污染物（POPsPOPs）PERSISTENT ORGANIC POLLUTANTS3|POPsPOPs定义定义|POPsPOPs特性和危害特性和危害|POPsPOPs公约公约(斯德哥尔摩公约斯德哥尔摩公约)|POPsPOPs的科学问题的科学问题4 POPs POPs 的定义的定义持久性有机污染物持久性有机污染物 Persistent Organic Pollutants Persistent Organic Pollutants，是指具有以下特性的有机污染物：是指具有以下特性的有机污染物：p环境持久性环境持久性：在大气、水、土壤中半衰期较长在大气、水、土壤中半衰期较长,不易分解不易分解p高脂溶性高脂溶性：可通过食物链在生物体内累积浓缩并可通过食物链在生物体内累积浓缩并最终传递到人体最终传递到人体p毒性：毒性：对人体和生态系统具有毒性危害对人体和生态系统具有毒性危害p半挥发性：半挥发性：远距离传输，影响区域和全球环境远距离传输，影响区域和全球环境 5与与POPsPOPs相关的概念相关的概念PTSsPTSs：Persistent Toxic SubstancesPersistent Toxic Substances，持久性有毒化学物持久性有毒化学物质；质；PBTsPBTs：Persistent Bioaccumulative Toxic substancesPersistent Bioaccumulative Toxic substances，持久持久性、生物累积性和毒性物质；性、生物累积性和毒性物质；PBTsPBTs和和PTSsPTSs概念更广泛，包括重金属或金属有机物质。概念更广泛，包括重金属或金属有机物质。POPsPOPs属于属于PBTsPBTs和和PTSsPTSs所定义的物质中的一类，除具有所定义的物质中的一类，除具有上述概念所界定的持久性、生物累积性和毒性等特征上述概念所界定的持久性、生物累积性和毒性等特征外，外，还特别具有还特别具有半挥发性而可远距离迁移特性半挥发性而可远距离迁移特性。6PBTsPBTs 持久性持久性 Persistence 生物累积性生物累积性 Bioaccumulation 毒性毒性 ToxicityPOPs 持久性持久性 生物累积性生物累积性 毒性毒性 半挥发性半挥发性 易于长距离大气输送和沉降易于长距离大气输送和沉降 在释放源和远离源的地区都可以对环境和人类健康在释放源和远离源的地区都可以对环境和人类健康造成不利影响造成不利影响7POPsPOPs的特性的特性8持久性（持久性（PersistentPersistent）水中的半衰期水中的半衰期 2 2个月个月土壤中的半衰期土壤中的半衰期 6 6个月个月沉积物中的半衰期沉积物中的半衰期 6 6个月；个月；该化学品具有其它高度持久性该化学品具有其它高度持久性 9POPsPOPs相关环境参数相关环境参数nLD50：Lethal Dose,半数致死剂量，指毒物引起一群受试半数致死剂量，指毒物引起一群受试生物的半数死亡所需的毒物剂量，急性毒性参数。生物的半数死亡所需的毒物剂量，急性毒性参数。nBCF/BAF：Bioconcerntration Factor/Bioaccumulation Factor，生物富集因子，生物富集因子/生物积累因子，生物从周围生物积累因子，生物从周围环境（水、土壤、大气）富集环境（水、土壤、大气）富集/积累某种元素或难降积累某种元素或难降解的物质，这种元素或物质在有机体内浓度与周围解的物质，这种元素或物质在有机体内浓度与周围环境中浓度的比例就是生物富集因子环境中浓度的比例就是生物富集因子/积累因子。积累因子。10POPsPOPs相关环境参数相关环境参数uK KOWOW：Octanol-Water partition coefficient,Octanol-Water partition coefficient,正辛醇正辛醇-水分配系数，表示化学物质在辛醇中浓度和在水中水分配系数，表示化学物质在辛醇中浓度和在水中浓度的比例。浓度的比例。K KOWOW越高，说明该物质越不易溶于水，越易越高，说明该物质越不易溶于水，越易溶于有机溶剂和脂肪，溶于有机溶剂和脂肪，即憎水、亲脂性。即憎水、亲脂性。uK KOAOA：Octanol-Air partition coefficient,Octanol-Air partition coefficient,正辛醇正辛醇-空气分配系数，空气分配系数，表示化学物质在辛醇中浓度和在空表示化学物质在辛醇中浓度和在空气中浓度的比例。气中浓度的比例。K KOAOA越高，说明该物质蒸气压较低，越易越高，说明该物质蒸气压较低，越易溶于有机溶剂中，而不易挥发到空气中溶于有机溶剂中，而不易挥发到空气中。uK KAWAW：Henrys Law constants,Henrys Law constants,亨利常数。亨利常数。uHalf-life timeHalf-life time：半衰期半衰期，某一元素或物质在环境中消耗（或降解）一半所某一元素或物质在环境中消耗（或降解）一半所需要的时间。需要的时间。11POPsPOPs的生物累积性的生物累积性吸收（呼吸、皮肤、饮食）吸收（呼吸、皮肤、饮食）食物链传递过程中具有持久性，不易降解食物链传递过程中具有持久性，不易降解 以很慢的速度被排泄掉以很慢的速度被排泄掉l通过周围媒介到生物体内，并通过食物链的生物放大作用达到通过周围媒介到生物体内，并通过食物链的生物放大作用达到通过周围媒介到生物体内，并通过食物链的生物放大作用达到通过周围媒介到生物体内，并通过食物链的生物放大作用达到中毒浓度。中毒浓度。中毒浓度。中毒浓度。l能在食物链中富集或累积，对有较高营养等级的生物造成影响能在食物链中富集或累积，对有较高营养等级的生物造成影响能在食物链中富集或累积，对有较高营养等级的生物造成影响能在食物链中富集或累积，对有较高营养等级的生物造成影响。判断标准：判断标准：在水生物种中的生物浓缩系数（在水生物种中的生物浓缩系数（BCF）或生物积累系数）或生物积累系数(BAF)大于大于5000，或如无，或如无BCF和和BAF数据，则数据，则log Kow值大于值大于5。BAF（BCF）5000 或或 KOW 105（104）12131415淤泥中的淤泥中的淤泥中的淤泥中的DDTDDTDDTDDT含量含量含量含量浓度为浓度为浓度为浓度为0.016*100.016*100.016*100.016*10-6-6-6-6DDTDDTDDTDDT在体内积累到万分之五时就会引起在体内积累到万分之五时就会引起在体内积累到万分之五时就会引起在体内积累到万分之五时就会引起肝细胞坏死并损害神经系统肝细胞坏死并损害神经系统肝细胞坏死并损害神经系统肝细胞坏死并损害神经系统虾体内则为虾体内则为0.44*100.44*100.44*100.44*10-6-6-6-6吃虾的动物体内又吃虾的动物体内又吃虾的动物体内又吃虾的动物体内又把浓度提高把浓度提高把浓度提高把浓度提高10101010倍倍倍倍人吃动物人吃动物人吃动物人吃动物16有机农药六六六在食物链中富集有机农药六六六在食物链中富集土壤pg/g杂草pg/g牛奶pg/g脂肪人体pg/g脂肪0.33609,000230,000l在植物在植物-动物动物-人的食物链中人的食物链中,有机农药六六六得到了很高有机农药六六六得到了很高的富集人体脂肪内富集的六六六浓度比杂草中六六六的富集人体脂肪内富集的六六六浓度比杂草中六六六浓度高浓度高10001000倍倍左右左右17远距离传输潜力远距离传输潜力 n因半挥发性，可以蒸气形式或者吸附在大气颗粒因半挥发性，可以蒸气形式或者吸附在大气颗粒物上通过大气运动远距离迁移到地球各地，空气物上通过大气运动远距离迁移到地球各地，空气中的半衰期应大于中的半衰期应大于2 2天，或蒸气压天，或蒸气压1000pa95%来自食物来自食物49暴露极限l1994 年美国环境保护机构明确表示二恶英对公众健康是一种严重威胁，认为二恶二恶英几乎没有英几乎没有“安全安全”接触剂量接触剂量；50uPOPs公约基本内容l公约内容可分为5个基本方面:控制义务;豁免条款;常规义务;POPs增补程序;基金和技术援助;51u基本履约义务（1）禁止或消除有意生产的各种）禁止或消除有意生产的各种POPsu在约在约1010年豁免期限前，消除的有意生产的杀虫剂年豁免期限前，消除的有意生产的杀虫剂POPsPOPs和和PCBsPCBs的生产、使用和进出口（的生产、使用和进出口（DDTDDT除外）；除外）；u严格限制严格限制DDTDDT生产和使用，不断评估逐渐实现淘汰；生产和使用，不断评估逐渐实现淘汰；u调查调查POPsPOPs的库存、废弃和污染场地，制定并实施无害的库存、废弃和污染场地，制定并实施无害化处置计划；化处置计划；u查明含查明含PCBsPCBs的废弃设备，并采取无害化处置措施于的废弃设备，并采取无害化处置措施于20282028年前逐步消除其中年前逐步消除其中PCBsPCBs。52u基本履约义务（2）严格控制豁免）严格控制豁免POPs的环境污染和健康的环境污染和健康风险风险u鉴于目前经济和技术条件，公约允许某些鉴于目前经济和技术条件，公约允许某些POPsPOPs在一定的在一定的豁免条件下暂时生产和使用。豁免条件下暂时生产和使用。u缔约方需采取封闭条件和污染控制技术，并制定严格的缔约方需采取封闭条件和污染控制技术，并制定严格的产品质量和环境排放标准，使豁免产品质量和环境排放标准，使豁免POPsPOPs在作为中间体在作为中间体或产品（如或产品（如DDTDDT和六氯苯）在生产和使用过程中的残留和六氯苯）在生产和使用过程中的残留和污染排放最小化。和污染排放最小化。53u基本履约义务3（3）减少或消除非故意副产物）减少或消除非故意副产物POPs制订和实施以源排放评估和消除为目的二恶英和呋喃制订和实施以源排放评估和消除为目的二恶英和呋喃等非故意副产物等非故意副产物POPs综合控制计划；综合控制计划；尽快对副产物尽快对副产物POPs排放源采取污染控制的排放源采取污染控制的“最佳技最佳技术（术（BAT）”和和“最佳环境做法（最佳环境做法（BEP）”。54u基本履约义务4（4）研究、开发和监测）研究、开发和监测l缔约方应鼓励和开展缔约方应鼓励和开展POPsPOPs和相关替代品，以及潜在和相关替代品，以及潜在POPsPOPs的研究、开发和监测活动，主要包括源清单、环的研究、开发和监测活动，主要包括源清单、环境污染、健康危害和社会经济影响等。境污染、健康危害和社会经济影响等。l应制定相应规划，支持旨在增强国家科学和技术研究应制定相应规划，支持旨在增强国家科学和技术研究能力，并有利于相关国际合作的各项活动。能力，并有利于相关国际合作的各项活动。55u基本履约义务5（5）公众宣传和教育）公众宣传和教育z缔约方应促进提高政府管理者对缔约方应促进提高政府管理者对POPsPOPs问题的认识，向问题的认识，向公众宣传有关公众宣传有关POPsPOPs及其对健康和环境影响以及替代品及其对健康和环境影响以及替代品等方面的一切现有知识；等方面的一切现有知识；z制定实施特别是针对妇女、儿童和文化程度低的人的制定实施特别是针对妇女、儿童和文化程度低的人的教育和公众宣传方案；教育和公众宣传方案；z对工人、科学家、教育人员以及技术和管理人员进行对工人、科学家、教育人员以及技术和管理人员进行培训；培训；z建立信息中心，进行信息登记和交流。建立信息中心，进行信息登记和交流。56u基本履约义务6（6）制定）制定POPs控制的国家实施方案控制的国家实施方案v缔约国在公约生效缔约国在公约生效2 2年内，制定一项履行公约各项义务年内，制定一项履行公约各项义务的的“国家实施计划（国家实施计划（NIPNIP）”；vNIPNIP制定应征求国内的利益相关者意见，并尽力将制定应征求国内的利益相关者意见，并尽力将NIPNIP纳入到国家可持续发展战略之中。纳入到国家可持续发展战略之中。v 此外，公约还规定了一些其他义务包括指定信息此外，公约还规定了一些其他义务包括指定信息联络国家归口机构、向缔约方大会汇报和建立成效评联络国家归口机构、向缔约方大会汇报和建立成效评估机制等。估机制等。57POPsPOPs需要解决的科学问题需要解决的科学问题58lPOPs的环境行为的环境行为(fate)lPOPs的排放；的排放；lPOPs的污染现状；的污染现状；lPOPs的各种降解；的各种降解；lPOPs的风险评价的风险评价l暴露途径和暴露途径和l健康影响健康影响59lPOPs替代和污染处置替代和污染处置POPsPOPs替代方法和技术（如，替代方法和技术（如，病媒控制，白蚁病媒控制，白蚁防治，）防治，）POPsPOPs污染处置方法和技术（如，二恶英控制，污染处置方法和技术（如，二恶英控制，POPsPOPs废弃物和污染场地处理）废弃物和污染场地处理）lPOPs的社会及经济影响评估的社会及经济影响评估lPOPs相关管理政策研究相关管理政策研究60中国中国POPsPOPs简况简况p中国中国50-8050-80年代曾生产使用年代曾生产使用DDTDDT、毒杀芬、六氯苯、氯丹、七氯、毒杀芬、六氯苯、氯丹、七氯5 5种种（当（当时未生产艾试剂、狄试剂、异狄试剂和灭蚁灵），时未生产艾试剂、狄试剂、异狄试剂和灭蚁灵），DDTDDT曾为主导农药，曾为主导农药，其次是毒杀芬，其次是毒杀芬，自自19831983年，年，DDTDDT全国累计使用量约全国累计使用量约4040多万吨。多万吨。p19831983年始，年始，先后停止毒杀芬、七氯、氯丹等的生产和使用，先后停止毒杀芬、七氯、氯丹等的生产和使用，但保留但保留DDTDDT登记和六氯苯生产，但禁止或限制其作为农药使用，登记和六氯苯生产，但禁止或限制其作为农药使用，DDTDDT用于生产三氯用于生产三氯杀螨醇的原料（中间体），六氯苯用于生产五氯酚钠。杀螨醇的原料（中间体），六氯苯用于生产五氯酚钠。p目前，目前，DDTDDT、氯丹、灭蚁灵等、氯丹、灭蚁灵等3 3种在生产、使用或出口。种在生产、使用或出口。DDTDDT年产量约年产量约30003000吨，氯丹吨，氯丹160160吨。吨。DDTDDT在少数省（云南、江苏、四川等）因疟疾严重，在少数省（云南、江苏、四川等）因疟疾严重，仍在使用。仍在使用。p近几年中国主要用于新建房屋每年使用氯丹原油在近几年中国主要用于新建房屋每年使用氯丹原油在200200吨以上？，灭蚁灵吨以上？，灭蚁灵约约0.30.3吨（不含农林、水利部门），吨（不含农林、水利部门），19991999年经贸委下文禁止氯丹生产年经贸委下文禁止氯丹生产 ；p中国提出中国提出4 4种豁免：种豁免：1 1）DDTDDT，用于中间体生产；，用于中间体生产；2 2）HCBHCB，用于农药中，用于农药中间体生产；间体生产；3 3）氯丹，用于白蚁药的生产和保护建筑堤坝的使用；和）氯丹，用于白蚁药的生产和保护建筑堤坝的使用；和4 4）灭蚁灵，用于灭白蚁药的生产。灭蚁灵，用于灭白蚁药的生产。p中国中国1 1项可接受用途：项可接受用途：DDTDDT，用于病媒防治的生产。，用于病媒防治的生产。61中国中国POPsPOPs简况简况1965年年-1981年，中国曾生产年，中国曾生产PCB（多氯联苯），主要作为电容器介质和油（多氯联苯），主要作为电容器介质和油漆配制；漆配制；70年代末到年代末到80年代初还从法国、比利时等国进口过大量含年代初还从法国、比利时等国进口过大量含PCB的变电设备；的变电设备；目前，大部分目前，大部分PCB电容器已报废，部分仍在使用，废弃状况堪忧。电容器已报废，部分仍在使用，废弃状况堪忧。1991年，发布年，发布“防止含防止含PCB电力装置及其废物污染环境的规定电力装置及其废物污染环境的规定”，规定各级，规定各级环保部门必须对环保部门必须对PCB电力装置进行封存，集中管理；电力装置进行封存，集中管理；1991年和年和1999年分别发布了年分别发布了PCB控制标准和焚烧标准；控制标准和焚烧标准；调查显示：因管理力度不够，各地对调查显示：因管理力度不够，各地对PCB封存数量甚至地点情况不清；封存数量甚至地点情况不清；相当部分相当部分PCB电容器因封存时间过长，已经腐蚀泄露，造成封存土地和水体电容器因封存时间过长，已经腐蚀泄露，造成封存土地和水体的污染相当严重；的污染相当严重；PCB处置和焚烧能力不足处置和焚烧能力不足62中国中国POPsPOPs简况简况全世界每年排放二恶英全世界每年排放二恶英50kgTEQ，UNEP统计年排放最大国为日本，统计年排放最大国为日本，1.5kgTEQ;氯碱工业、有机氯工业、纸浆漂白等含氯加工工业产生大量二恶英氯碱工业、有机氯工业、纸浆漂白等含氯加工工业产生大量二恶英/呋喃，问题十呋喃，问题十分严重。分严重。中国为氯碱生产大国，产量居世界第二；估算每年排放二恶英类物质中国为氯碱生产大国，产量居世界第二；估算每年排放二恶英类物质5.4kgTEQ五氯酚和钠五氯酚在中国广泛用于防治血吸虫病以及木材防腐，其副产物二恶五氯酚和钠五氯酚在中国广泛用于防治血吸虫病以及木材防腐，其副产物二恶英大量进入水体，估计每年达英大量进入水体，估计每年达15kgTEQ;造纸废液中因工艺落后，处理不足，产生二恶英每年达造纸废液中因工艺落后，处理不足，产生二恶英每年达20 kgTEQ;此外，燃料化工、日化等。此外，燃料化工、日化等。中国垃圾量年增长率达中国垃圾量年增长率达6%，其中危险废物占，其中危险废物占2-5%，中国未来垃圾焚烧率将提高到，中国未来垃圾焚烧率将提高到3%，未来垃圾焚烧带来的二恶英污染问题将十分严峻。，未来垃圾焚烧带来的二恶英污染问题将十分严峻。63参考网址：参考网址：http:/www.pops.inthttp:/www.chem.unep.ch64有感有感l首批被列入公约受控清单的首批被列入公约受控清单的1212种种POPsPOPs中，有中，有8 8种有机种有机氯杀虫剂、氯杀虫剂、2 2种工业化学品和种工业化学品和2 2种非故意生产的副产物，种非故意生产的副产物，包括人们熟知的滴滴涕、灭蚁灵、多氯联苯（包括人们熟知的滴滴涕、灭蚁灵、多氯联苯（PCBsPCBs），），以及目前已知毒性最大的一类物质以及目前已知毒性最大的一类物质二恶英类。今后，二恶英类。今后，这个清单还将不断增加。这个清单还将不断增加。l随着随着POPsPOPs公约的生效，由此带来的公约的生效，由此带来的POPsPOPs控制行动、相控制行动、相关产品标准和绿色贸易壁垒将纷至沓来，必将对相关关产品标准和绿色贸易壁垒将纷至沓来，必将对相关产业发展及进出口贸易产生深刻影响。产业发展及进出口贸易产生深刻影响。l我国已遇到多起因我国已遇到多起因POPsPOPs污染而被退货、索赔和限制出污染而被退货、索赔和限制出口的事件，造成严重经济损失，欧盟已全面禁止我国口的事件，造成严重经济损失，欧盟已全面禁止我国动物产品的出口。今后这种事件将有增无减。动物产品的出口。今后这种事件将有增无减。65目前我国的目前我国的POPsPOPs污染十分严重，且对人体污染十分严重，且对人体健康的影响已开始显现健康的影响已开始显现l由于过去相当长的一段时期内杀虫剂使用过度、工由于过去相当长的一段时期内杀虫剂使用过度、工业废弃物的滥排乱放以及一些人为的污染事故，我业废弃物的滥排乱放以及一些人为的污染事故，我国很多区域环境介质中国很多区域环境介质中POPsPOPs的含量大大超过国际环的含量大大超过国际环境标准。对太湖地区的监测发现，在有机氯杀虫剂境标准。对太湖地区的监测发现，在有机氯杀虫剂禁用禁用2020年后，鸟蛋中滴滴涕等年后，鸟蛋中滴滴涕等POPsPOPs残留水平和检出残留水平和检出率仍很高。率仍很高。l2020世纪世纪8080年代末期，浙江省乐清、黄岩、温岭一带年代末期，浙江省乐清、黄岩、温岭一带村民违法拆解含有多氯联苯的电力电容器，至少村民违法拆解含有多氯联苯的电力电容器，至少1010吨吨PCBsPCBs被排放到土壤和水体中，成为罕见的重大污被排放到土壤和水体中，成为罕见的重大污染事件。事发染事件。事发1010多年后，散养在旧拆卸点附近的鸡多年后，散养在旧拆卸点附近的鸡产下鸡蛋仍然达不到食用标准。产下鸡蛋仍然达不到食用标准。66l我国对二恶英类的污染控制比工业发达国家晚了我国对二恶英类的污染控制比工业发达国家晚了2020年左右，年左右，目前还仅仅停留在对废弃物焚烧的控制上，对其它相关行目前还仅仅停留在对废弃物焚烧的控制上，对其它相关行业产生二恶英类副产物的控制还是空白。业产生二恶英类副产物的控制还是空白。l我国从我国从1959 1959 年起在长江中下游地区用五氯酚钠防治血吸虫，年起在长江中下游地区用五氯酚钠防治血吸虫，其中五氯酚钠的杂质二恶英已造成区域性二恶英类污染，其中五氯酚钠的杂质二恶英已造成区域性二恶英类污染，在这些地区的母乳中已检出了高含量的二恶英。在这些地区的母乳中已检出了高含量的二恶英。l初步调查显示，一些职业暴露人群（如天津大沽化工厂六初步调查显示，一些职业暴露人群（如天津大沽化工厂六六六热解车间工人）由于受到二恶英类污染已出现严重病六六热解车间工人）由于受到二恶英类污染已出现严重病变。变。l由于缺乏对二恶英类的有效控制，在全球二恶英类释放量由于缺乏对二恶英类的有效控制，在全球二恶英类释放量显著下降的情况下，我国二恶英类的环境释放有上升的势显著下降的情况下，我国二恶英类的环境释放有上升的势头。头。67l因此，作为可能造成大范围影响和不可逆因此，作为可能造成大范围影响和不可逆环境灾难的污染物，无论有无环境灾难的污染物，无论有无POPsPOPs公约，公约，对对POPsPOPs的削减和淘汰都是我国未来污染的削减和淘汰都是我国未来污染控制的优先领域和重点任务之一。控制的优先领域和重点任务之一。谢谢