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二惡英

二惡英(Dioxin),又稱二氧雜芑(qǐ),是一種無(wú)色無(wú)味、毒性嚴(yán)重的脂溶性物質(zhì),二惡英實(shí)際上是二惡英類(Dioxins)一個(gè)簡(jiǎn)稱,它指的并不是一種單一物質(zhì),而是結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都很相似的包含眾多同類物或異構(gòu)體的兩大類有機(jī)化合物。二惡英包括210種化合物,這類物質(zhì)非常穩(wěn)定,熔點(diǎn)較高,極難溶于水,可以溶于大部分有機(jī)溶劑,是無(wú)色無(wú)味的脂溶性物質(zhì),所以非常容易在生物體內(nèi)積累,對(duì)人體危害嚴(yán)重。

  1簡(jiǎn)介

  二惡英(拼音:èr è yīnɡ,英文:Dioxin)全稱分別是多氯二苯并-對(duì)-二惡英 polychlorinated dibenzo-p-dioxin簡(jiǎn)稱PCDDs)和多氯二苯并呋喃 polychlorinated dibenzofuran(簡(jiǎn)稱PCDFs)。由2個(gè)氧原子聯(lián)結(jié)2個(gè)被氯原子取代的苯環(huán)為多氯二苯并二惡英(PCDDs);由1個(gè)氧原子聯(lián)結(jié)2個(gè)被氯原子取代的苯環(huán)為多氯二苯并呋喃(PCDFs)。每個(gè)苯環(huán)上都可以取代1~4個(gè)氯原子,從而形成眾多的異構(gòu)體,其中PCDDs有75種異構(gòu)體,PCDFs有135種異構(gòu)體。

  

二惡英類結(jié)構(gòu)式

 

  二惡英類結(jié)構(gòu)式

  自然界的微生物和水解作用對(duì)二惡英的分子結(jié)構(gòu)影響較小,因此,環(huán)境中的二惡英很難自然降解消除。它包括210種化合物。它的毒性十分大,是砒霜的900倍,有“世紀(jì)之毒”之稱,萬(wàn)分之一甚至億分之一克的二惡英就會(huì)給健康帶來(lái)嚴(yán)重的危害。二惡英除了具有致癌毒性以外,還具有生殖毒性和遺傳毒性,直接危害子孫后代的健康和生活。因此二惡英污染是關(guān)系到人類存亡的重大問(wèn)題,必須嚴(yán)格加以控制。國(guó)際癌癥研究中心已將其列為人類一級(jí)致癌物。

  二惡英具有類似于“12大危害物”的特性,“12大危害物”是一組被稱為持久性有機(jī)污染物的危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)證明二惡英可以損害多種器官和系統(tǒng),一旦進(jìn)入人體,就會(huì)長(zhǎng)久駐留,因?yàn)槠浔旧砭哂谢瘜W(xué)穩(wěn)定性并易于被脂肪組織吸收,并從此長(zhǎng)期積蓄在體內(nèi),可能透過(guò)間接的生理途徑而致癌。它們?cè)隗w內(nèi)的半衰期估計(jì)為7至11年。在環(huán)境中,二惡英容易聚積在食物鏈中。食物鏈中依賴動(dòng)物食品的程度越高,二惡英聚積的程度就越高。

  自然界的微生物和水解作用對(duì)二惡英的分子結(jié)構(gòu)影響較小,因此,環(huán)境中的二惡英很難自然降解消除。它的毒性以LD50表示,專業(yè)術(shù)語(yǔ)叫“半數(shù)致死量”。它的毒性十分大,是氰化物的130倍、砒霜的900倍,有“世紀(jì)之毒”之稱。國(guó)際癌癥研究中心已將其列為人類一級(jí)致癌物。環(huán)保專家稱,二惡英常以微小的顆粒存在于大氣、土壤和水中,主要的污染源是化工冶金工業(yè)、垃圾焚燒、造紙以及生產(chǎn)殺蟲劑等產(chǎn)業(yè)。日常生活所用的膠袋,PVC(聚氯乙烯)軟膠等物都含有氯,燃燒這些物品時(shí)便會(huì)釋放出二惡英,懸浮于空氣中。[1][2]

  化學(xué)式:C12H4Cl4O2

  2毒性

  二惡英類的毒性因氯原子的取代數(shù)量和取代位置不同而有差異,含有1-3個(gè)氯原子的被認(rèn)為無(wú)明顯毒性;含4-8個(gè)氯原子的有毒,其中2,3,7,8-四氯代二苯-并-對(duì)二惡英(2,3,7,8-TCDD)是迄今為止人類已知的毒性最強(qiáng)的污染物,國(guó)際癌癥研究中心已將其列為人類一級(jí)致癌物;如果不僅2,3,7,8位置上被4個(gè)氯原子所取代,其他4個(gè)取代位置上也被氯原子取代,那么隨著氯原子取代數(shù)量的增加,其毒性將會(huì)有所減弱。由于環(huán)境二惡英類主要以混合物的形式存在,在對(duì)二惡英類的毒性進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),國(guó)際上常把各同類物折算成相當(dāng)于2,3,7,8-TCDD的量來(lái)表示,稱為毒性當(dāng)量(Toxic Equivalent Quangtity,簡(jiǎn)稱TEQ)。為此引入毒性當(dāng)量因子(Toxic Equivalency Factor,簡(jiǎn)稱TEF)的概念,即將某PCDDs/PCDFs的毒性與2,3,7,8-TCDD的毒性相比得到的系數(shù)。樣品中某PCDDs或PCDFs的質(zhì)量濃度或質(zhì)量分?jǐn)?shù)與其毒性當(dāng)量因子TEF的乘積,即為其毒性當(dāng)量(TEQ)質(zhì)量濃度或質(zhì)量分?jǐn)?shù)。而樣品的毒性大小就等于樣品中各同類物TEQ的總和。 對(duì)胎兒有毒性,胎兒發(fā)育異常,胎兒死亡。

  對(duì)胎兒和胚胎有影響,對(duì)胎兒血液和淋巴系統(tǒng)有影響,對(duì)新生兒生長(zhǎng)有影響。

  對(duì)胎兒泌尿、生殖系統(tǒng)有影響,對(duì)成活分娩指數(shù)(可存活數(shù)/出生總數(shù)),斷奶和授乳指數(shù)(斷奶尚存活數(shù)/第四天存活數(shù))有影響。

  按RTECS標(biāo)準(zhǔn)為致癌物,肝及甲狀腺腫瘤,皮膚腫瘤。二、毒理學(xué)資料及環(huán)境行為 急性毒性:LD5022500ng/kg(大鼠經(jīng)口);114μg/kg(小鼠經(jīng)口);500μg/kg(豚鼠經(jīng)口)

  刺激性:兔經(jīng)眼:2mg,中等刺激

  致突變:微生物突變-鼠傷寒沙門氏菌,3mg/L ; 微生物突變-大腸桿菌,2mg/L

  致癌性判定:動(dòng)物和人皆為不肯定性反應(yīng)。[1]一級(jí)致癌物質(zhì)。

  二惡英中以2,3,7,8-四氯-二苯并-對(duì)-二惡英(2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin,2,3,7,8-TCDD)的毒性最強(qiáng),只要一盎司(28.35克),就可以殺死100萬(wàn)人,相當(dāng)于氰化鉀(KCN)的1000倍,這是迄今為止化合物中毒性最大且含有多種毒性的物質(zhì)之一,因此對(duì)它研究也最多。

  3結(jié)構(gòu)性質(zhì)

  二惡英是指含有2個(gè)或1個(gè)氧鍵連結(jié)2個(gè)苯環(huán)的含氯有機(jī)化合物 ,它的英文名字“Dioxin” 。由于Cl原子在 1~9的取代位置不同 ,構(gòu)成 75種異構(gòu)體多氯代二苯 (PCDD)和 135種異構(gòu)體多氯二苯并呋喃 (PCDF) ,通常總稱為二惡英 ,其分子量321.96,為白色結(jié)晶體,m. p. : 302~305℃, 500℃開(kāi)始分解 ,800℃ 時(shí) 21s完全分解。其中有17種 (2、3、7、8位被Cl取代的 )被認(rèn)為對(duì)人類和生物危害最為嚴(yán)重。其結(jié)構(gòu)如圖。

  二惡英性質(zhì)穩(wěn)定 ,土壤中的半衰期為12a,氣態(tài)二惡英在空氣中光化學(xué)分解的半衰期為8.3d,在人體內(nèi)降解緩慢 ,主要蓄積在脂肪組織中。二惡英是一種含 Cl的強(qiáng)毒性有機(jī)化學(xué)物質(zhì) ,在自然界中幾乎不存在,只有通過(guò)化學(xué)合成才能產(chǎn)生 ,是目前人類創(chuàng)造的最可怕的化學(xué)物質(zhì) ,被稱為“ 地球上毒性最強(qiáng)的毒物” 。

  

 

  4污染來(lái)源

  環(huán)保專家稱,“二惡英”,常以微小的顆粒存在于大氣、土壤和水中,主要的污染源是化工冶金工業(yè)、垃圾焚燒、造紙以及生產(chǎn)殺蟲劑等產(chǎn)業(yè)。日常生活所用的膠袋,PVC(聚氯乙烯)軟膠等物都含有氯,燃燒這些物品時(shí)便會(huì)釋放出二惡英,懸浮于空氣中。

  大氣環(huán)境中的二惡英90%來(lái)源于城市和工業(yè)垃圾焚燒。含鉛汽油、煤、防腐處理過(guò)的木材以及石油產(chǎn)品、各種廢棄物特別是醫(yī)療廢棄物在燃燒溫度低于300-400℃時(shí)容易產(chǎn)生二惡英。聚氯乙烯塑料、紙張、氯氣以及某些農(nóng)藥的生產(chǎn)環(huán)節(jié)、鋼鐵冶煉、催化劑高溫氯氣活化等過(guò)程都可向環(huán)境中釋放二惡英。二惡英還作為雜質(zhì)存在于一些農(nóng)藥產(chǎn)品如五氯酚、2,4,5-T等中。

  城市工業(yè)垃圾焚燒過(guò)程中二惡英的形成機(jī)制仍在研究之中。目前認(rèn)為主要有三種途徑:1.在對(duì)氯乙烯等含氯塑料的焚燒過(guò)程中,焚燒溫度低于800℃,含氯垃圾不完全燃燒,極易生成二惡英。燃燒后形成氯苯,后者成為二惡英合成的前體;2.其他含氯、含碳物質(zhì)如紙張、木制品、食物殘?jiān)冉?jīng)過(guò)銅、鈷等金屬離子的催化作用不經(jīng)氯苯生成二惡英。3.在制造包括農(nóng)藥在內(nèi)的化學(xué)物質(zhì),尤其是氯系化學(xué)物質(zhì),象殺蟲劑、除草劑、木材防腐劑、落葉劑(美軍用于越戰(zhàn))、多氯聯(lián)苯等產(chǎn)品的過(guò)程中派生。

  另外,電視機(jī)不及時(shí)清理,電視機(jī)內(nèi)堆積起來(lái)的灰塵中,通常也會(huì)檢測(cè)出溴化二惡英。而且含量較高,平均每克灰塵中,就能檢測(cè)出4.1微克溴化二惡英。

  5分布

  盡管二惡英來(lái)源于本地,但環(huán)境分布是全球性的。世界上幾乎所有媒介上都被發(fā)現(xiàn)有二惡英。這些化合物聚積最嚴(yán)重的地方是在土壤、沉淀物和食品,特別是乳制品、肉類、魚類和貝殼類食品中。其在植物、水和空氣中的含量非常低。

  

 

  PCB工業(yè)廢油的大量?jī)?chǔ)存,其中許多含有高濃度的PCDFs,這種現(xiàn)象遍及全球。長(zhǎng)期儲(chǔ)存以及不當(dāng)處置這種材料可能導(dǎo)致二惡英泄漏到環(huán)境中,導(dǎo)致人類和動(dòng)物食物污染。PCB廢物很難做到在不污染環(huán)境和人類的情況下處理掉。這種材料需要被視為危險(xiǎn)廢物并且最好通過(guò)高溫焚燒處理。

  6健康影響

  二惡英是環(huán)境內(nèi)分泌干擾物的代表。它們能干擾機(jī)體的內(nèi)分泌,產(chǎn)生廣泛的健康影響。二惡英能引起雌性動(dòng)物卵巢功能障礙,抑制雌激素的作用,使雌性動(dòng)物不孕、胎仔減少、流產(chǎn)等。低劑量的二惡英能使胎鼠產(chǎn)生腭裂和腎盂積水。給予二惡英的雄性動(dòng)物會(huì)出現(xiàn)精細(xì)胞減少、成熟精子退化、雄性動(dòng)物雌性化等。流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn),在生產(chǎn)中接觸2,3,7,8-TCDD的男性工人血清睪酮水平降低、促卵泡激素和黃體激素增加,提示它可能有抗雄激素(antiandrogen)和使男性雌性化的作用。

  二惡英有明顯的免疫毒性,可引起動(dòng)物胸腺萎縮、細(xì)胞免疫與體液免疫功能降低等。二惡英還能引起皮膚損害,在暴露的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和人群可觀察到皮膚過(guò)渡角化、色素沉著以及氯痤瘡等的發(fā)生。二惡英染毒動(dòng)物可出現(xiàn)肝臟腫大、實(shí)質(zhì)細(xì)胞增生與肥大、嚴(yán)重時(shí)發(fā)生變性和壞死。

  2,3,7,8-TCDD對(duì)動(dòng)物有極強(qiáng)的致癌性。用2,3,7,8-TCDD染毒,能在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物誘發(fā)出多個(gè)部位的腫瘤。流行病學(xué)研究表明,二惡英暴露可增加人群患癌癥的危險(xiǎn)度。根據(jù)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)與流行病學(xué)研究的結(jié)果,1997年國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)將2,3,7,8-TCDD確定為Ⅰ類人類致癌物。

  與農(nóng)村相比,城市、工業(yè)區(qū)或離污染源較近區(qū)域的大氣中含有較高濃度的二惡英。一般人群通過(guò)呼吸途徑暴露的二惡英量是很少的,即估計(jì)為經(jīng)消化道攝入量的1%左右,約為0.03pgTEQ(kg?d)。在一些特殊情況下,經(jīng)呼吸途徑暴露的二惡英量也是不容忽視的。有調(diào)查顯示,垃圾焚燒從業(yè)人員血中的二惡英含量為806pgTEQ/L,是正常人群水平的40倍左右。排放到大氣環(huán)境中的二惡英可以吸附在顆粒物上,沉降到水體和土壤,然后通過(guò)食物鏈的富集作用進(jìn)入人體。食物是人體內(nèi)二惡英的主要來(lái)源。經(jīng)胎盤和哺乳可以造成胎兒和嬰幼兒的二惡英暴露。經(jīng)常接觸的人更容易得癌癥。

  7治理方法

  臺(tái)灣中山大學(xué)及高雄正修科技大學(xué)合作從臺(tái)南安順廠遭二惡英污染的土壤樣本中,發(fā)現(xiàn)一種細(xì)菌會(huì)“吃”有毒的二惡英,且吃得快又多,這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)將是最經(jīng)濟(jì)且有效的二惡英污染土地整治方法。臺(tái)灣媒體報(bào)道,臺(tái)灣“中國(guó)石油化學(xué)工業(yè)公司”位于臺(tái)南市安南區(qū)的安順廠雖已在1982年關(guān)閉,但附近的土地、河川都受到嚴(yán)重的二惡英與汞污染,被環(huán)保團(tuán)體視為全球最毒的區(qū)塊。高濃度的二惡英會(huì)影響人體健康,安順廠遭二惡英污染的土壤以太空包封存了五、六年,至今尚無(wú)有效、經(jīng)濟(jì)的根本整治方法。高雄正修科技大學(xué)從污染土壤中檢測(cè)出數(shù)百種細(xì)菌,近一年來(lái)與中山大學(xué)生物化學(xué)研究所合作研究,在土壤樣本的數(shù)百種菌種篩選出以二惡英為食源的菌種,而且發(fā)現(xiàn)“吃得很快”。正修科大超微量分析研究科技中心主任張簡(jiǎn)國(guó)平18日說(shuō),這種細(xì)菌是“二惡英的天然克星”,“只要移入受二惡英污染的土壤中,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間細(xì)菌增生到足夠數(shù)量,即可“吃”掉二惡英,不必移除土壤,將可省下高達(dá)一、二百億新臺(tái)幣的整治經(jīng)費(fèi)。”

  如果能利用大自然中繁殖快速的細(xì)菌對(duì)受二惡英污染土地發(fā)揮自凈作用,會(huì)是最省錢的整治方法。“過(guò)去環(huán)境檢測(cè)單位及學(xué)術(shù)單位都以檢測(cè)污染物為重點(diǎn),未曾與微生物界連結(jié)”,張簡(jiǎn)國(guó)平表示,正修與中山對(duì)此一重大發(fā)現(xiàn)都感到十分興奮,形容這是“很勁爆的發(fā)現(xiàn)”。張簡(jiǎn)國(guó)平不愿透露細(xì)菌名稱,僅表示“從土壤中怎么去抓這種細(xì)菌是高難度技術(shù)”。他表示,上周已與合作的中山大學(xué)生物化學(xué)研究所,向臺(tái)“經(jīng)濟(jì)部”申請(qǐng)專利,研究團(tuán)隊(duì)也將在國(guó)際知名的科學(xué)期刋中發(fā)表研究成果,讓學(xué)術(shù)界分享這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)。

  8預(yù)防措施

  1.積極提倡垃圾分類收集和處理。

  2.控制無(wú)組織的垃圾焚燒,通過(guò)采用新的焚燒技術(shù),提高燃燒溫度(1200℃以上),降低二惡英類的排放量。

  3.制定大氣二惡英的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及每日可耐受攝入量(Tolerable Daily Intake TDI)。1998年WHO-ECEH/IPCS重新審議了2,3,7,8-TCDD的TDI,提議二惡英的TDE設(shè)定為1-4pgTEQ/kg。一些國(guó)家根據(jù)最新的研究進(jìn)展,相繼制定或修訂了2,3,7,8-TCDD或二惡英的TDI。美國(guó)EPA對(duì)2,3,7,8-TCDD設(shè)定的TDI值為0.006pgTEQ/kg,荷蘭、德國(guó)對(duì)二惡英設(shè)定的TDI值為1pgTEQ/kg,日本對(duì)二惡英設(shè)定的TDI值為4pgTEQ/kg,加拿大對(duì)二惡英設(shè)定的TDI值為10pgTEQ/kg。我國(guó)在《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18485-2001)中規(guī)定,二惡英的排放濃度為1ngTEQ/Nm3 = 1000pgTEQ/1.293kg = 773pgTEQ/kg

  9標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

  目前我國(guó)對(duì)二惡英的排放標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于寬松,引起各方爭(zhēng)論,超歐盟標(biāo)準(zhǔn)十倍,多年來(lái)有多位專家呼吁修改我國(guó)的二惡英排放標(biāo)準(zhǔn),已經(jīng)有多個(gè)地方省、直轄市正在醞釀參考國(guó)標(biāo)和歐盟標(biāo)準(zhǔn)指定地方標(biāo)準(zhǔn)。

  1. 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)(GB18484-2001)》,

  二惡英排放標(biāo)準(zhǔn)是0.5 ng TEQ/Nm3;

  《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)(GB18485-2001)》

  二惡英排放標(biāo)準(zhǔn)是1.0 ng TEQ/Nm3;

  2. 歐盟標(biāo)準(zhǔn)是《DIRECTIVE 2000/76/EC OF THEEUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 4 December 2000 on the incinerationof waste DIRECTIVE》,

  二惡英排放標(biāo)準(zhǔn)是0.1 ng TEQ/Nm3;

  3. 北京市地方標(biāo)準(zhǔn)是《生活垃圾焚燒大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(DB11/502-2007)》、

  《危險(xiǎn)廢物焚燒大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(DB11/503-2007)》,

  二惡英排放標(biāo)準(zhǔn)是0.1 ng TEQ/Nm3;

  4. 上海市地方標(biāo)準(zhǔn)是《生活垃圾焚燒大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(DB31/ xxxx—2013)》,

  二惡英排放標(biāo)準(zhǔn)是0.1 ng TEQ/Nm3;

  該標(biāo)準(zhǔn)已出意見(jiàn)稿,尚未敲定實(shí)施。

  5. 廣州標(biāo)準(zhǔn)正在制定當(dāng)中,其它省份、直轄市未出臺(tái)該類標(biāo)準(zhǔn)。環(huán)測(cè)評(píng)定時(shí),二惡英依據(jù)標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)垃圾焚燒單位所在地而定,首先依據(jù)地方標(biāo)準(zhǔn),如無(wú)地方標(biāo)準(zhǔn)則依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

  對(duì)二惡英的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)如下:

  《水質(zhì) 二惡英類的測(cè)定 同位素稀釋 高分辨氣相色譜-高分辨質(zhì)譜法(HJ 77.1-2008 )》

  《環(huán)境空氣和廢氣 二惡英類的測(cè)定 同位素稀釋 高分辨氣相色譜-高分辨質(zhì)譜法(HJ 77.2-2008)》

  《固體廢物 二惡英類的測(cè)定 同位素稀釋 高分辨氣相色譜-高分辨質(zhì)譜法(HJ 77.3-2008)》

  美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)《EPA1613》


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