持久性有机污染物科普知识问答

一、关于持久性有机污染物（POPs）1.1、什么是持久性有机污染物（POPs）？POPs是持久性有机污染物（PersistentOrganicPollutants）的英文简称，是结构稳定、不容易与其他物质发生反应，在自然环境中又难以被降解的一类化学物质，它能够通过空气进行长距离传输迁移，并在远离排放点的地区沉降积累下来，在陆地生态系统和水生生态系统中不断累积而对人体健康和环境产生严重危害。1.2、持久性有机污染物（POPs）有哪四个特性？POPs具备四种主要特性，由于这些特性使得POPs和其他的化学物质存在区别。这四种特性分别是：持久性、长距离迁移性、生物蓄积性、毒性。持久性：持久性指POPs因结构稳定、不容易与其他物质发生反应，在自然环境中很难被降解在环境介质中的长期存在。持久性使POPs在环境介质中转变为其它无毒或低毒性物质的时间通常需要长达数月，甚至数年之久。POPs的这种持久性对生态环境和人体健康将产生极大的危害。长距离迁移性：指POPs能够通过环境介质长距离传输，对远离排放点的地方造成影响，并在较冷的地方聚集起来的特性。例如，科学家在从来没有使用过POPs物质的南北极地区、高山地区和其他人烟稀少地区检测到POPs，并且这些地区的POPs浓度往往比正常环境中高数十倍上百倍之多，这正是长距离迁移性的作用。生物累积性：1因POPs有不溶或者微溶于水，易溶于脂肪的特点，故而使其在野生动物和人体中有着相当数量的脂肪组织，因此POPs易在生物体内停留聚集，而且蓄积后难以排泄、代谢和分解，从而达到持续累积的效果。正是因为生物累积性的作用，生物体和人体内往往含有高浓度的POPs物质。毒性：指POPs能够对人类健康和生态系统产生危害，具有致癌、致畸、致突变的效应。生物体通过饮食等途径摄入POPs，可能导致生殖、遗传、免疫、内分泌等系统受到影响，危害机体健康。1.2.1、持久性有机污染物（POPs）为什么总是存在？研究发现，经长远距离迁移到冰雪世界、高山、丛林中的POPs，有些是很早以前就开始使用的，有些甚至已经禁止使用很长一段时间了，那么为什么这些POPs物质现在还能被检测到呢？这是因为POPs具有持久性的特点。POPs对生物降解、光解、化学分解作用都有很高的抵抗力，即它们可以抵御酸碱的腐蚀、生物的侵扰、难以与其他化学物质发生反应，因此，排放到环境中的POPs通常可在水体、土壤和底泥等环境中存留长达数年的时间。1.2.2、持久性有机污染物（POPs）的生物累积是怎样的过程？弱肉强食在自然界中已经成为了公认的法则，以水体中的生态系统而言，低等级的生物依靠水中的物质、细小的泥沙中的有机物、营养物质为食物，不断地生长。而较高级的生物就以这些低级的生物为食，这样逐级捕食与被捕食的关系，就像一个金字塔形的食物链一样，越高级的生物，种类也就越少，固然蓄积的能2量也就越多。由于这个原因，环境中的POPs物质会从低级生物不断地传递到高级生物中，因此，产生更严重的危害。举个例子来说明，“水体→浮游动物→小鱼→大鱼→鸟类”是一条很典型的食物链，根据科学家观测，POPs在食物链不同环节的浓度是不同的。以滴滴涕（DDT1）为例，其在水中的浓度为0.003ppm（ppm为浓度单位，1ppm=10-6），在浮游动物体内为0.04ppm，到了小鱼体内的浓度为0.5ppm，以小鱼为食的大鱼体内的浓度达到2ppm，而以捕食鱼类为生的鸟类体内，DDT浓度蓄积到25ppm，由此看出DDT通过食物链的传递浓度逐渐升高，在生物体内进行了浓度累积。POPs的生物累积特性能使得高等级的生物蓄积大量POPs物质，从而对生物造成更大的危害。1.2.3、什么使得POPs无处不在？POPs有一种独特的性质——长距离迁移性。它们能通过气流、水流或吸附在颗粒物上等过程进行长距离传输，从而对较远地方的生态环境造成不良影响。空气中的POPs长距离迁移之后随着气温下降或者降雨沉降到地面，随后POPs只在地面上进行短暂的停留，又随温度升高挥发至空气中。这样不断地沉降挥发使得POPs在空气和地面之间的来回跳跃，完成一次一次短距离的迁移，因而被称为“蚱蜢跳”效应。同时，在温度较高的地区POPs易于挥发和迁移，而在温度较低的地区则易于沉降，就像实验蒸馏的效果一样，这就是“全球蒸馏效应”。1滴滴涕，是一种有机氯农药，属于POPs类物质。生物累积性示意图31.2.4、什么是POPs的“蚱蜢跳效应”？POPs是在“全球分布”的，极地地区的POPs是通过一次又一次的“跳跃”而到实现的，经过了从低纬度向高纬度的一系列相对较短距离的迁移跳跃过程。而这样的跳跃过程也取决于周围温度的变化，随着季节的变化，温度的变化也较大，POPs在迁移经过中纬度时，在温度较高的夏季容易挥发，在较冷的冬季则会沉降下来，等到温度再升高时再继续挥发迁移。POPs这种间断式的跳跃迁移，使其逐步从低纬度温度较高的区域向高纬度寒冷的区域迁移，这个过程叫做“蚱蜢跳效应”。1.2.5、什么是POPs全球蒸馏效应？全球蒸馏效应类似于实验室中的蒸馏实验。这个过程中，POPs在温度较高的地区大量挥发，随着气流运动迁移到温度较低的区域冷凝。POPs释放到环境中后，气温一旦升高，将会被大量地挥发到空气中，在风力作用下吹到较冷的区域进行沉降。由于极地地区的温度很低，所以大量的POPs最终迁移到高纬度的极地地区，并沉降下来，最终实现POPs的全球迁移过程。1.3、持久性有机污染物（POPs）都是一样的吗？POPs物质种类多样，形态各异，但是我们通常按照POPs的来源与性质分为三大种类，也就是国际社会为了控制和消除有害的POPs所签署的《斯德哥尔摩公约》中规定的受控制三类POPs，分别是：（1）农药类：人们生产的杀虫剂和4有机氯农药；（2）工业产品类：以多氯联苯物质（PCBs）为代表；（3）非故意生产的化学品，主要是二噁英和呋喃类。农药类：有机氯农药是一类用于防治植物病虫害，组成成分中含有氯元素的有机化合物。有机氯农药主要分为两大类，分别以苯为原料和以环戊二烯为原料，第一类包括使用最早、应用最广的杀虫剂DDT；第二类包括氯丹、七氯、艾氏剂等杀虫剂。工业化学品类：POPs中的一些物质因性质稳定，在工业生产中通常被用于绝缘物体和用于阻止燃烧试剂（阻燃剂），主要包括多氯联苯和六氯苯(HCB)。其中，多氯联苯可用在电器设备如变压器、电容器、充液高压电缆以及油漆和塑料中，是一种热交流介质；而六氯苯是化工生产的中间体。非故意排放副产物类：POPs物质除了用作有机氯农药和工业化学品之外，还有一部分仅在生产、生活过程中作为副产物被释放，称为“非故意排放副产物”。非故意排放副产物主要是由有机物质和氯的热处理过程中无意形成和排放的，以二噁英类物质为代表。1.3.1、什么是“肮脏的一打”？2004年5月17日生效的《关于持久性有机污染的斯德哥尔摩公约》（以下简称《斯德哥尔摩公约》或公约）列出了首批需要控制的12类POPs物质。这12种物质来源于有机氯农药、工业化学品和非故意排放副产物，是我们需要采5取措施进行削减和替代使用以及控制排放的物质，被大家称为“肮脏的一打”，包括：艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、滴滴涕、六氯苯、七氯、氯丹、灭蚊灵、毒杀芬、多氯联苯、多氯代二苯并-对-二噁英、多氯代二苯并呋喃。1.3.2、新增的11类POPs都有谁？POPs的家族中，除了第一批需要得到控制的12类POPs物质之外，2009年5月又加入了9类新的成员。新增的9类POPs成员包括：α-六氯环己烷、β-六氯环己烷、六溴二苯醚和七溴二苯醚、四溴二苯醚和五溴二苯醚、十氯酮、六溴联苯、林丹、五氯苯和全氟辛烷磺酸及其盐类和全氟辛基磺酰氟。除此之外，2011年4月份，硫丹也被列入控制的名单中，2013年5月增列六溴环十二烷（HBCD）至此，公约受控物质清单增至23类POPs。1.3.3、新增POPs主要用途如何？《斯德哥尔摩公约》新增控制的11类POPs在各个领域都有使用，主要应用领域如下：。（1）林丹：林丹作为杀虫剂，一直被广泛用于种子和土壤处理、植物叶子、树木，以及用于消灭动物体和人体表寄生物。（2）α-六氯环己烷：曾用作杀虫剂，是林丹的副产物。（3）β-六氯环己烷：曾用作杀虫剂，是林丹的副产物。（4）十氯酮：十氯酮是人工合成的有机氯农药，用作农业杀虫剂，常被用于生产灭蚁灵。（5）六溴联苯：六溴联苯是一种工业化学品，主要用于20世纪70年代被用作6阻燃剂。（6）四溴二苯醚和五溴二苯醚：可以抑制或者阻止有机材料燃烧，主要用作阻燃剂添加剂。（7）六溴二苯醚和七溴二苯醚：可以抑制或阻止有机材料燃烧，主要用作阻燃剂添加剂。（8）五氯苯：五氯苯曾作为多氯联苯产品的主要成本、染料载体、杀真菌剂和阻燃剂来使用，还可作为化学中间体使用。（9）全氟辛烷磺酸及其盐类和全氟辛基磺酰氟（PFOS/PFOSF）：当前全氟辛烷磺酸应用于电镀铬雾抑制剂、轻水型消防泡沫的生产、电器和电子零件、防火泡沫、照片成像处理、液压油等。（10）硫丹：主要用作农用杀虫剂。（11）六溴环十二烷：可以抑制或者阻止有机材料燃烧，用作添加型阻燃剂，适用于聚苯乙烯、不饱和聚酯、聚碳酸酯、聚丙烯、合成橡胶等。1.3.4、二噁英的主要来源有哪些？二噁英的人为来源主要包括有废弃物焚烧、钢铁冶炼、含氯化工生产、再生有色金属冶炼、制浆造纸有机氯漂白以及殡葬行业等。二噁英主要是工业过程的副产品，但也可能来自于自然过程，如火山爆发和森林火灾。尽管二噁英来源属于局部区域的，但环境分布却是全球性的，世界上几乎每个角落都能发现有二噁英的踪迹。1.4、持久性有机污染物（POPs）的危害有哪些？7众所周知，很多农药、工业化学品都是有毒的，POPs具有毒性的特性，那么POPs到底有哪些危害？POPs中毒后有哪些症状？（1）生态毒性当POPs进入环境后，通过食物链传输和蓄积，在生物体内达到很高的浓度从而会产生毒性危害。例如，在荷兰西部Wadden海地区的海豹生殖能力下降，主要是由于这些海豹猎食了受到多氯联苯（PCBs）污染的鱼类，进而影响它们生殖系统的发育。另外，20世纪60年代美国南加利福尼亚鹈鹕数量急剧减少，经研究发现成年鹈鹕的繁殖失败率升高，其原因是有机氯农药在农田中使用后，雨水将残留滴滴涕冲刷到湖泊中，通过“湖水——浮游动物——小鱼——大鱼——鹈鹕”这条食物链将滴滴涕物质蓄积，鹈鹕体内滴滴涕含量升高，最终影响了鹈鹕的生殖和发育。1972年美国环保署禁止使用滴滴涕，这项决议起到了成效，到了20世纪80年底，鹈鹕数量有了很大提高，并从南加里福尼亚平原属地迁移回来，保持了原有的风貌。对于内分泌系统，POPs物质的主要危害在于导致动物生理异常。例如，美国美洲狮睾丸发育不良，精子数减少；英国河流中某些鱼类出现雌雄同体现象，或者雌雄变异现象；日本海的一种贝类也出现雌性体雄性化的现象等，这都是POPs物质对生物体内分泌系统的不良影响所导致。大部分POPs物质会有致癌、致畸、致突变的特性，促进肿瘤生长。因为POPs污染的影响，环境中还出现了多种畸形动物，都和环境中浓度逐渐升高的POPs物质有关。（2）人体毒性有毒物质的毒性在科学上可以分为急性毒性和慢性毒性。前者是人体暴露于超过一定浓度的POPs物质中时，会发生感官和生理机能的不良反应，导致急性8中毒甚至死亡。急性中毒一般会在人体吸收毒性物质后半小时发作，轻者头痛、头昏、视力模糊、恶心、呕吐、流涎、腹痛、四肢无力；重者共济失调、震颤、抽搐、昏迷甚至死亡。慢性毒性是指，当人们长时间接触POPs物质的浓度低于急性中毒剂量时，不会发生急性中毒反应，但是因为POPs物质的脂溶性，其在人体组织和器官中蓄积造成持久性的伤害，最终表现为慢性中毒症状。症状主要表现为抵抗力下降，还伴有头痛、头晕、失眠、食欲减退、乏力、多汗、心悸等，对人体的神经系统、内分泌系统、免疫系统造成影响，还会造成致癌、致畸、致突变的“三致”效应。除了对免疫系统、内分泌系统、生殖和发育、致癌等方面的危害之外，POPs还会引起一些其他器官组织的病变，其中需要引起关注的是POPs污染对智