持续性有机污染物(POPs)

持续性有机污染物（POPs）研究主讲人：张晓奕2017.4.06成都理工大学旅游与城乡规划学院持续性有机污染物研究进展定义、来源、危害、特性种类及污染现状POPs在区域或全球的迁移和循环POPs预测模型控制POPs的研究对策建议持续性有机污染物研究进展持续性有机污染物（PersistentorganicPollutants），是有毒性、生物蓄积性和半挥发性，难降解、可发生长距离迁徙，并能在环境中持久存在的天然或人工合成的有机污染物质。农药，施用于土壤和作物中（666）金属冶炼、垃圾焚烧以及五氯苯酚和多氯联苯的生产导致动植物以及人类的死亡、畸形儿、中枢及周围神经系统损伤、生殖系统及免疫系统伤害等定义来源危害定义、来源、危害、特性持续性有机污染物研究进展持久性特性远距离迁移性生物蓄积性在环境中对正常的生物降解、光解和化学分解作用有较强的抵抗能力，因此排放在环境中，可以在大气、水体、土壤等环境中长久存在，参与全球的物质能量循环。半挥发性，在大气中以蒸汽形式存在或吸附在大气颗粒物上，在大气环境中不断地挥发、沉降、再挥发，进行远距离迁移，全球范围的污染。亲脂疏水性物质，污染物浓度在生物体内随着食物链延长而升高。定义、来源、危害、特性持续性有机污染物研究进展杀虫剂POPs种类工业化学品生产中的副产品农药是P0Ps的一个非常重要来源包括多氯联苯(PCBs)和六氯苯(HCB)。PCBs用作电器设备如变压器、充液高压电缆等及油漆和，塑料中，是一种热交流介质，工业生产中非故意生产的副产品。括二噁英(PCDDs)和呋喃(PC-DFs)二噁英类物质的来源包括城市垃圾、医院废弃物、木材及废家具的焚烧，汽车尾气、有色金属生产、铸造和炼焦、发电、水泥、石灰、砖、陶瓷、玻璃等工业。2001年5月23日,在瑞典首都签署的《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》(简称《公约》)，最初规定消减和淘汰12种（类）物质，包括三大类：杀虫剂、工业化学品、生产中的副产品种类及污染现状持续性有机污染物研究进展大气中的持续性有机污染物水体和沉积物中的持续性有机污染物土壤中的持续性有机污染物生物中的持续性有机污染物持续性有机污染物研究进展大气中的持续性有机污染物土壤中的持续性有机污染物水体和沉积物中的持续性有机污染物生物中的持续性有机污染物挥发沉积挥发饮用食用沿食物链传递持续性有机污染物研究进展大气中的持续性有机污染物POPs污染现状在大气中，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。农村(台南)城市（台南）工业区（台南）大气PCBs浓度2.5ng/m³4.51ng/m³5.91ng/m³水体/沉积物中的持久性有机污染物水和沉积物是POPs聚集的主要场所之一,世界绝大多数的城市污水,水库、江河和湖海都不同程度地受到POPs的污染。种类及污染现状持续性有机污染物研究进展POPs污染现状土壤中的持久性有机污染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。已经在世界各国土壤中都发现了POPs。对天津市郊污灌区农田土壤的检测表明,有机氯农药的检出率均为100%,其中污灌菜地的污染状况最为严重,六六六残留量达4.04g/kg,DDT达2.70g/kg,普遍高于其它地块,表现出污灌的显著影响,无污水灌溉的旱地污染较轻。生物中的持久性有机污染物对我国生产的各类食品中调查表明,蛋、乳制品及植物油等脂类农产品中有机氯农药总量仍很高;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。2000年对广州和香港经济较为发达地区的研究表明,母乳中六六六、DDT残留量仍显著高于美国、德国、瑞典和西班牙等发达国家。持续性有机污染物研究进展POPs全球归趋机制探讨全球蒸馏全球蒸馏(Globaldistillation)。最早提出这个概念的是Goldberg,他用这个概念来解释DDT通过大气传播从陆地迁移到海洋的现象。蚱蜢效应(Grasshoppereffect)Wania认为化合物的物理化学特性以及一些与冷暖有关的环境因素对POPs全球分配的影响可能甚至比POPs的排放地和传播途径更重要POPs全球归趋的其它影响因素大气的稀释作用物理去除作用POPs的化学反应生物降解空气-界面交换过程POPs在区域或全球的迁移和循环持续性有机污染物研究进展高纬度中纬度（季节变化明显）夏季温度高，易挥发冬季温度高，易沉降较短的迁移大气中的持续性有机污染物土壤中的持续性有机污染物水体和沉积物中的持续性有机污染物生物中的持续性有机污染物挥发沉积挥发饮用食用沿食物链传递持续性有机污染物研究进展持续性有机污染物研究进展POPs在区域或全球范围内迁移循环的模型研究关于POPs在过去和现在地区性或全球性的使用和排放的资料很少通过建立模型对于研究POPs在全球的迁移、循环是很有帮助的。在地区范围内,对于易于定性的POPs可通过质量守衡模型预测它们在各环境介质中的浓度,为标准的制定提供依据。但在建模方面也面对着许多困难：对POPs的循环机制以及在深海中的迁移还有待进一步了解;对于不同高度,不同纬度大气中不同POPs的化学反应速率还没有确定缺少各地区大气、水、土壤、沉积物中POPs残留量的数据在环境介质中生物降解速度的不确定POPs进入到环境中,需要多长时间能在各媒介中达到平衡状态的问题还有待解决无论是在地区水平上,还是在全球范围内,对于POPs是否已达到稳态缺少足够的证据。POPs在区域或全球的迁移和循环持续性有机污染物研究进展POPs的环境再循环在20世纪40年代到70年代,POPs在环境介质中的交换转移主要表现为,从大气以干沉降或湿沉降的方式转移到水体和土壤介质中,而从水体和土壤中挥发出来进入大气的过程是相对次要的。但在近30年,情况正好相反,POPs从水体和土壤中挥发出来进入大气的过程是相对主要的。研究表明,当一级污染源得到控制并减少时,POPs空气浓度起初呈降低趋势,但经过一定时间后,POPs空气浓度却维持在一定水平,此时二级污染源起”维持”作用。科学家发现,可再循环的POPs的大气浓度与温度的季节变化或昼夜变化有关。检测表明,二噁英（PC-DD/Fs）大气浓度冬天总是高于夏天,这在很大程度上说明了一级污染源(燃烧过程)仍然是大气PCDD/Fs主要的来源。总的来说,一级污染源和二级污染源都是大气POPs重要的来源。POPs在区域或全球的迁移和循环持续性有机污染物研究进展POPs的生物降解模型生物吸收富集模型POPs的QSAR模型POPs预测模型POPs在生物体内的降解速率是很低的,只通过生物降解实验来收集能反映POPs在生物体内降解转化的速率数据是不容易的。将来的研究重点应该放在降解模型的建立,即利用生物、物理、化学等学科知识和现代化的模拟、计算手段把一些多变的信息综合成生物降解动力学速率常数,建立有效的生物降解模型。描述有机化学品被生物吸收的模型有很多,但对POPs来说许多模型可能太复杂,因为POPs是非极性的,易于蓄积在脂肪中,迁移流动性不强,而且要不断完善生物吸收模型还需要知道生物体的生物能转化、繁殖方式、生长速率等方面的信息,虽然这些一直是自然科学的基础研究,但还需进行细致精确的研究。定量构效关系法(QSAR)是目前研究化学品生物毒性效应的一种较好方法,它的原理是根据具有相似结构的化学品应有相似的活性,所以化学品的特异毒性效应与它们的结构和理化特性有关。在研究POPs时,如要用实验测得所有有关POPs的数据是不可能的,利用已有数据建立QSAR模型,就可预测未知POPs的毒性效应,这种方法能节省大量的人力和时间,对用实验难于测定其毒性效应的POPs更是一种行之有效的方法。持续性有机污染物研究进展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POPs基于温度的物理化学性质,提高其物理化学性质数据库的可靠性,采用量子化学理论和建立有关性质的模型,提高模型的精密性和实用性。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。POPs的有害影响常体现在高级肉食动物上,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。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,研究环境样品中持久性有机污染物的采样、提取和分析方法,在排放三废时,建立针对POPs的环境监测指标。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,补充更新世界各地的POPs的浓度和释放数据,建立环境中POPs的污染和归属模型。控制POPs的研究对策持续性有机污染物研究进展各地区都应对POPs的生产、使用、分布、排放、贮藏、污染场地等进行详尽调查,得到量化结果,这样可以对POPs进行全球范围内的分类、预算和建模,以便采取国际行动,确定逐步淘汰POPs的方案。应加强国际间的紧密合作。一方面应尽量使关于POPs的实验方法、标准和程序达到国际上的统一;另一方面,由于发展中国家或经济处于转轨时期的国家的能力有限,而目前POPs的使用和释放大部分是在这些国家中,所以发达国家应该给发展中国家一定的资金和技术支持,使其有能力加强对POPs的研究和管理,提供必要的信息和数据,从而为POPs的全球归趋研究奠定基础。建议