有机物污染物.ppt

,*,.,POPs,的基本概况,.POPs,的主要特征：,持久性有机污染物具有以下特征：,(1)POPs,半衰期较长，同时具有高脂溶性和低水溶性容易在生物体内富集而难于排出体外。一旦排放到环境中它们很难被分解因此可以在水体土壤和底泥等环境介质中存留数年甚至数十年或更长时间。研究表明即使近期停止生产和使用,POPs,，最早也要在未来第,7,代人体内才不会检出这些物质。,（,2)POPs,是亲脂憎水性化合物具有生物积累性。在水和土壤系统中,POPs,会转移到固相或有机组织的脂质，代谢缓慢而在食物链中蓄积并逐级放大最终影响到人类的健康。,(3)POPs,具有半挥发性和长距离迁移性。在环境温度下,POPs,蒸发进入大气，并随着温度的变化而发生界面交换长距离迁移后而沉积。,(4),具有高毒性，包括致癌性生殖毒性神经毒性和内分泌干扰特性等严重危害生物体。,.POPs,的分类：,POPs,的主要来源就是人的生产和使用,POPs,如,PCBs,HCB,等,),以及在该过程中产生的,相关副产物,(,如,PCDD,Fs,，,PAHs),。,.POPs,的污染现状：,持久性有机污染物的污染现状：,持久性有机污染物的特征决定了其长期滞留在环境中并从水和土壤等自然环境逐步向生物体内转移威胁到各物种。自然环境和生物体都不同程度地受到了,POPs,的污染。,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或者水体而进入整个生态环境中无论大气水体还是土壤，无论是在极地地区还是在低纬度地区，都能检测到,POPs,物质。,大气颗粒物中的持久性有机污染物,:,在大气中,POPs,或者以气体的形式存在或者吸附在悬浮颗粒物上发生扩散和迁移导致,POPs,的全球性污染。,水体中的持久性有机污染物,:,水体悬浮物和沉积物是,POPs,聚集的主要场所之一城市水水库、江河和湖海都存在,POPs,。,POPs,从水和沉积物通过食物链发生生物积累并逐级放大。,土壤是植物和一些生物的营养来源土壤中的,POPs,无疑会导致,POPs,在食物链上发生传递和迁移在世界各国土壤中都发现了,POPs,。土壤和沉积物中,POPs,浓度的微小改变即可对“彼邻“介质如空气和水中,POPs,含量产生重要的影响。影,nI,自,POPs,在土壤和沉积物中浓度的一些过程有：,POPs,生物降解、挥发和。老化。效应，,POPs,经老化“会产生不可提取的残留物。,土壤是植物和一些生物的营养来源土壤中的,POPs,无疑会导致,POPs,在食物链上发生传递和迁移在世界各国土壤中都发现了,POPs,。土壤和沉积物中,POPs,浓度的微小改变即可对“彼邻“介质如空气和水中,POPs,含量产生重要的影响。影,nI,自,POPs,在土壤和沉积物中浓度的一些过程有：,POPs,生物降解、挥发和。老化。效应，,POPs,经老化“会产生不可提取的残留物。,生物体中的持久性有机污染物,:,持久性有机污染物在食物链上得到积累和富集，目前无论海洋生物还是陆地物种无论是低等的浮游生物或动物，还是人类自身，都遭受到,POPs,的污染和威胁。北极的一些动物种群体内多氯联苯等,POPs,的浓度很高。北极熊、北极狐、绿灰色鸥体内的多氯联苯的浓度超过最低可见负面影响水平其生殖系统受到了影响：水体生物也都不同程度地受到,POPs,的污染。欧洲拉多加湖中胡瓜鱼，白蛙鱼、梭鲈和拉多加海豹食物链中的,POPs,：母乳中存在,POPs,可能会威胁到婴儿的健,康”,.,.POPs,的迁移转化：,Pups,能够在生态系统的水体土壤中以蒸汽形式进入大气介质或吸附在大气颗粒物上，由于难以降解，一般通过长距离的迁移后，其仍会以原化合物的形式返回地面。正是由于该类化合物的难降解和挥发性或半挥发性特性，使其能在全球范围内迁移。通常该类化合物的浓度在其排放点最高，随着化合物迁移距离的增大，其浓度将逐渐稀释降低。但事实上，随着迁移距离的增大，一些,POPs,的浓度会有所增加。这除了与所谓的”冷凝效应。相关外还与其自身的性质相关”。,有人对地球上各大陆地区内的,POPs,含量进行检测，发现即使在那些从来没有使用过,POPs,的偏远地带也有,POPs,被检出，如海洋沙漠和北极地带南极地带等。,Wania,和,Mackay,用“全球蒸馏”成功地解释了,POPs,从热温带地区向寒冷地区迁移的现象。,Wania,和,Mackay,。,1,还用”蚱蜢效应“来解释物理化学特性以及一些与冷暖有关的环境因素对,POPs,的在全球内的分配影响。另外，大气的稀释作用能把,POPs,从释放源带到很少使用,POPs,的清洁地方。一部分,POPs,会埋于土壤泥炭或沉积质中这部分,POPs,不参与全球迁移和循环；,POPs,和大气中的,0H,自由基发生化学反应；,POPs,在土壤、沉积质，水食物链中也会发生一定的生物降解光解等作用；,POPs,在大气与各介质表面进行交换时，影响交换速度的因素较复杂增加了预测,POPs,在全球迁移转化的难度”。,蚱蜢跳效应,：,根据,GoldbergED.,最早提出的“全球蒸馏效应”，加拿大科学家,WaniaF.,和,MackayD.,成功地解释了,POPs,从热温带地区向寒冷地区迁移的现象。从全球来看，由于温度的差异，地球就像一个蒸馏装置,在低、中纬度地区，由于温度相对高，,POPs,挥发进入到大气；在寒冷地区，,POPs,沉降下来，最终导致,POPs,从热带地区迁移到寒冷地区，也就是从未使用过,POPs,的南北极和高寒地区发现,POPs,存在的原因。,因为在中纬度地区在温度较高的夏季,POPs,易于挥发和迁移，而在温度较低的冬季,POPs,则易于沉降下来，所以,POPs,在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，这种特性又被称为“蚱蜢跳效应”,(Grasshopper Effect),。此外，大气的稀释作用、洋流作用等也会将,POPs,由释放源带到从未使用过,POPs,的清洁地区。,大气中持久性污染物来源：,1.,设备拆解排放和泄漏：,于丽娜”等监测了全国,31,个点的大气样品中可萃取有机氯溴碘,(EOCL,Br,I),和多氯联苯,(PCBs),，结果表明，我国大气中,PCBs,主要来自退役和在役含,PCBs,设备的拆解排放和泄漏。由于低氯代,PCBs,更易挥发，因此大气中低氯代,PCBs,的比例要高于,PCBs,产品，,PCBs,异构体的分布特征没有地域差异。，其中有,1,种已被国际癌症研究机构确认为人体致癌物，,7,种为可能人体致癌物。,2.,工业污染和机动车尾气的排放,大气中卤素污染物质量浓度最高的点大部分分布在城区，且呈现沿城市到乡村的下降趋势；在交通枢纽地区大气中,EOCl,的质量浓度要高于远离交通枢纽的采样点，说明工业污染和机动车尾气的排放是大气有机氯污染物的主要来源。,3.,垃圾焚烧,多环芳烃,(PAHs),在环境中的分布也相当广泛，它主要来源于石油、煤等化石燃料及木材、烟草等生物质在不完全燃烧的过程中产生的副产物。然而也有极少一部分,PAHs,来自于火山爆发、自然燃烧和生物合成，它们以气态和颗粒态的形态进入大气中。小分子量的,PAHs,主要以气态为主，大分子量的,PAHs,主要是以颗粒态为主，并通过大气传输与沉降作用到离污染源远近不同的地表和水体嫡,J,。由于地理位置和城市规划的不同、居民生活习惯的差异以及经济发展水平的不同步等原因，不同城市之间大气中,POPs,的主要污染源有一定差别一,j,。如北京地区气溶胶中多环芳烃的主要污染源为煤的燃烧，而南方城市澳门则主要为机动车的尾气排放。,大气中持久性污染物采集：,大气采样器有大流量采样器和被动采样器。,大流量采样器是常用的,POPs,采样装置，流量一般为每分钟数百升，在很短的时间内就能获得数千立方米的大气样品。大流量采样器主要使用聚氨酯泡沫,(PUF),吸附气态,POPs,，使用石英或玻璃滤膜拦截大气颗粒物,引，这样不仅可以分别收集大气颗粒物,(,固相,),和大气气相样品，而且使样品更便于运输和保存。但是大流量采样器费用较高，电力需求大，会改变采样点附近的气流、干扰污染物的分布，从而不能很客观地反映大气污染的实际状况。被动采样器,(passiveairsampler,，,PAs),被广泛使用在葑外,(,尤其是偏远地区,),采样,【l 2|,。目前国际上通用的被动采样器主要有,2,种：,(1),聚氨酯泡沫采样,pol,夕,uretl,肌,efoamdisk,，,PuF,；,(2),苯乙烯,2,二乙烯基苯树脂采样器,xAD22,。被动采样器具有造价低、不需要动力、操作简便、不改变采样器周围污染物空间分布等优点。被动采样器也存在着不足：,(1),被动采样器对于流量的测定没有大流量采样器准确；,大气样品,POPs,的分析,：,样品前处理：,POPs,的提取分离方法主要有溶剂萃取,(,索氏提取、超声震荡提取、溶剂浸泡等,),、层析色谱,(,柱层析色谱、纸层析色谱和薄层层析色谱等,),、衍生化法等。近年来又发展了超临界流体萃取,(SFE),、微波萃取,(MwE),、固相萃取,sPE),和固相微萃取,(sPME),等方法。大气中,POPs,提取主要是索氏提取、超声震荡提取。样品分析：,POPs,的分析方法主要有气相色谱,GC,、质谱,Ms,、色谱一质谱联用,(GC,MS,、,HPLc,Ms),、傅立叶变换红外光谱聊,R),、超,I,临色谱,(sFc),等进行定性和定量分析,引。美国环保局,(EPA),推荐,GC,法作为分析农药、多环芳烃、二嗯英等的标准分析方法。我国目前在测定多氯联苯、有机氯农药等,POPs,时也主要采用,Gc,法。,GcMs,联用技术既发挥了色谱法的高灵敏度，又发挥了质谱法的高分辨能力，利用,GC,保留数据和,Ms,信息仍然是对,POPs,同类物进行分析的最有效方法。,大气,POPs,的预防控制措施：,政策导向,：,为了掌握,POPs,的分布规律，联合国环境规划署、加拿大、美国、欧洲陆续开展了全球监测网络、“北方污染物”计划、“大气监测与评价”项目和“大气沉降综合监测网络”等大型的,POPs,监测项目。这些大型项目为能够明确,POP8,的传输机制和生态效应提供了条件，也起到了监督世界各国执行,斯德哥尔摩公约,的作用。加强对,POPs,物质的基础性研究，包括监测分析技术、产生源调查、环境本底数据采集、迁移和毒性、污染发展趋势等方面的研究具有非常重要的意义。,按照处理原理来分，,POPs,的处理技术大致可以概括为物理方,法化学方法和生物方法。,(1),物理方法通常有吸附法、萃取法蒸馏法和汽提法等。,物理法可对污染物起到浓缩富集并部分处理的作用，常作为一种预,处理手段与其它处理方法联合使用。,(2),化学方法在,POPs,污染治,理中的应用十分广泛主要有湿式氧化法、超临界水氧化法光催,化氧化法、以及声化学氧化法等。化学方法处理,POPs,具有快速高,效反应彻底降低或不产生二次污染等特点但是它对反应条件,要求比较高，费用大。,(3),生物法,生物修复,),是治理低浓度,POPs,污染的一种较为理想的方法其机理主要是利用植物修复或通过环境微生物发挥作用。植物修复是利用植物转移或转化污染物，包括植物对污染物的直接吸收、植物根部分泌酶来降解污染物植物根中,POPs,的目的：微生物法是利用微生物体内的生物酶把,POPs,转化为易降解的物质甚至矿化。,控制,POPs,的研究对策：,利用微量气体颗粒等界面领域上的专门技术加强,POPs,在空气界面上的交换描述和定量研究。,I 2),进一步研究新的未知的,POPs,特别是,POPs,的代谢物,),的立体异构体分析技术从传统的详细研究,POPs,转移到研究,POPs,的代谢物和新类别。,(3),探索,POPs,来源的分类和摄入途径，根据质量守恒定律建立食物链的生物提取和转移模型，开展,POPs,对人类和野生动物的定量影响和毒性机理研究。,(4),开展,POPs,降解机理研究包括生物降解分子模型，开发针对,POPs,的专门去除和修复技术。,(5),研究土壤沉积物和地下水中,POPs,的形态和特性，建立全球范围的,POPs,的详细清单，丰富,POPs,的数据库。,(6),加强国际问的紧密合作，不仅可以达到实验方法标准的统一，发展相对落后的国家还可以得到发达国家在技术资金方面的支持从而为,POPs,的全球归趋研究奠定基础。,大气中,POPs,的清除,：,以分为干沉降和湿沉降。干沉降是吸附在颗粒物上的,PoPs,在重力的作用下降落到地面并被地表物质所吸附；湿沉降是雨水或雪直接吸附或冲刷大气中的,POPs,，使其沉降到地面。湿沉降可能是,POPs,沉降的重要机制拉,1,引。,POPs,由于受到与雨滴间分配作用的控制，降雨对小分子的气态化合物清除能力更强,J,。降雪主要清除吸附在颗粒物上的大分子化合物，雪在降落过程中通过碰撞捕获大气中的颗粒物，捕获量同雪花的形状、密度和颗粒物的大小有关，同时降雪也可以将部分高蒸气压的气态,PoPs,清除。近年来，环境污染的治理开始逐渐向生物修复的方向发展，利用植物修复技术来治理大气污染尤其是对近地表大气污染，已经取得了一定的成果。植物可以吸收、吸附大气中的污染大气,POPs,的迁移转化物，并通过自身的代谢作用，将这些有毒物质转化为无毒或将其持留在体内，实现了大气污染的生物修复。实验研究表明大气中的,PAHs,约有,44,种可被植物吸收，植物还可以吸收空气中的苯、甲苯、三氯乙烯等有机污染物，从而降低污染物在大气中的浓度或消除污染。,总结：,有效防治,POPs,对环境和人类的危害是一件刻不容缓的大事。目,前,POPs,的研究进展主要体现在以下几个方面：,开发安全高效的替代品研究高灵敏度的可靠分析方,法，建立和完善标准分析方法。,(2,在全国范围内对,POPs,污染和,残留情况进行实地调查，弄清我国目前,POPs,污染状况继续重视,POPs,在环境中的降解、迁移转化和归宿的研究。,13),从分子水平,上对,POPs,的生态效应进行研究通过,POPs,敏感性生物标志物的研,究对其存在的种类和水平进行环境预警”。,(4),筛选和培育高效,优势菌种开发治理,POPs,污染的新技术将不同处理技术进行有,效联合，研究最大限度消除,POPs,污染的新方法。,(5),从,POPs,总,量研究转向同系物异构体的测定及方法研究。,土壤中持久性有机污染物的迁移转化规律：,1.,吸附：,吸附是农药与土壤基质间相互作用的主要过程,它是制约农药在水,-,土体系中运动和最终归宿的重要因素。农药被土壤吸附后,由于存在形态的改变,其迁移转化能力、生物活性和毒性也随之改变。从这一意义上讲,土壤对化学农药的吸附作用就是土壤对有毒污染物的净化和解毒作用,土壤的吸附能力越大,农药在土壤中的有效度越低,净化效果就越好,3,但这种净化作用是相对不稳定的,也是有限的。,一旦农药的吸附条件破坏,农药又可释放到土壤溶液中,导致土壤受到农药的再污染。一般来说,土壤吸附是一种平衡过程,吸附速率由两个过程控制,:,吸附质从溶液到土壤吸附位的运输过程和在吸附位的吸附过程。运输过程包括到吸附位外部的运输和向微孔与毛细管的扩散,;,吸附过程是通过土壤固体,如有机质胶体和粘土矿物,扩散到溶液达不到的位置。,影响吸附行为的土壤性质有,:,土壤有机质含量、粘土成分、,pH,值,土壤的颗粒度等。土壤的,pH,值会影响对弱酸和弱碱性物质的吸附,但对非离子型化合物的吸附影响不大。土壤的,3,种基本成分,(,腐黑物,Humines,腐殖酸,Humi-cacid,和富里酸,Fulvic acid),之间存在极性差异,这,3,种成分的比例会影响土壤对疏水性化合物的吸附。研究表明,土壤吸附系数与土壤有机质含量之间有密切的关系,除非土壤有机质含量很低,一般土壤粘土成分、,pH,值、颗粒度等对土壤吸附的影响不大。,迁移：,农药的迁移与扩散是指农药从施药区向周围环境扩散的物理行为。通常在田间喷洒农药时,直接粘附在农作物上的是少部分,而大部分飘落于土壤之中,并不断从施药区向四周扩散,从而导致对水体、大气及生物圈的污染和危害。农药随水、气的流动,是农药迁移扩散的主要方式。农药在土壤中的扩散有,2,种形式,:,由于农药分子的不规则运动而使农药迁移的过程,;,由于外力发生的结果。土壤中的农药在流动水或在重力作用下向下渗滤,并在土壤中逐层分布。后一种形式是土壤中农药扩散的主要模式。这个过程与吸附、降解和挥发等过程密切相关。评定农药在土壤中的迁移行为时,农药的不可提取残留是必须考虑的一个方面,而化合物与土壤表面的共价结合可能是形成这种残留的一个原因不可提取的残留使部分化合物在土壤中固定下来,当土壤有机质分解时这部化合物便分离出来,对环境产生污染。,降解：,农药的降解又可分为生物降解和非生物降解,2,种方式。在光、热及化学因子作用下发生的降解现象为非生物降解,;,而在动植物体内或微生物体内外的降解作用属生物降解。生物降解在农药降解中占据了主导地位。影响降解的主要因素如下,:,环境因子。农药进入环境后,会受到一些环境因子的作用,如,:,温度、湿度、,pH,值、含水量、有机质含量、粘度及气候等。一般来说在高温湿润、有机质含量丰富、,pH,偏碱性的情况下,农药易于被降解,残留低。农药本身的因素。农药的分子结构、农药的使用浓度及农药的用药历史等也影响农药的降解性能。,农药因其在分子结构及理化性质方面不同,对生物降解的敏感性差别很大。微生物的影响。由于农药降解的主要方式是在微生物的作用下进行,因此微生物对于农药的降解具有重大的影响。微生物在农药降解中的应用。微生物是,农药转化的重要因素之一,生物修复也已被广泛地应用于微生物降解环境中的有毒成分,并日益引起人们的重视。,农药在土壤中的残留和降解主要与土壤中有机质含量、,pH,、湿度、温度和根系分泌物等多种因素有关,同时还与农药本身的理化性质有关。,水中持久性有机污染物的迁移:,PCBs,属于疏水性有机污染物,进入水体后主要吸附于悬浮颗粒物中,且大部分随颗粒物的下沉而分配到沉积物有机质和溶解性有机质中。当,PCBs,水中浓度很低时,沉积相中浓度仍然会很高,常常反映在整个区域中,PCBs,的污染状况。由此,PCBs,通过水体、沉积物及底栖生物体之间的浓度依次递增,最后对人类构成潜在威胁。研究表明,环境中的,PCBs,经迁移转化后的分布情况,约,93.1%,留存于土壤,3.5%,进人海水,4.1%,存在于底泥,淡水和牧草及人体内存在的量约占,1.4%,。,PCBs,主要通过大气沉降和随工业、城市废水向河、湖、沿岸水体的排放等方式进入水体。天然水生系统是一个复杂的体系,除生物组成外,还包括水体、沉积物、悬浮在水中的矿物颗粒和水中的胶体物质以及水中的一些大分子物质。在水体中,PCBs,主要通过挥发,吸附沉积,富集等方式进行迁移转化。,