环境中二恶英的浓度水平及其控制技术

［摘要］根据近年来二恶英的污染现状，对环境中二恶英的污染浓度水平、污染来源及途径进行了探讨，结果表明:近10年来，二恶英污染浓度水平仍高于检出标准。造纸制浆、漂白继垃圾焚烧后成为主要污染源。在人体危害方面，深入到二恶英对人体基因和染色体有诱导致变作用。根据二恶英的来源和形成机理，按前期预处理、过程控制和后期处理三个阶段，论述了二恶英的污染控制技术，同时提出了对二恶英污染控制措施。
［关键词］二恶英；浓度水平；控制技术；控制措施
0引言
二恶英(Dioxins)广泛存在于大气、水体、土壤等环境介质中，对人类的生存产生了显著的影响，严重危害人体健康和生态环境。二恶英是UNEP列出的12种POPs之一，它是指含有二个氧键连接二个苯环的一类含氯有机化合物的总称，其主要同系物有PCDDs和PCDFs等，它们的化学结构相似，性质也具有一定的相似性。在常温下为固体，具有高熔点和高沸点。在水中的溶解度很低，易溶于有机溶剂。在酸、碱溶液中性质稳定。在人体中的半衰期大于为7年，并很难排出体外[1]。
二恶英在人类赖以生存的环境中已存在了很长的时间，但直到20年前，发生了一系列的因二噁英危害人类的典型事件，人们才对其毒害有了一定的认识。国际卫生组织于1998年建议二恶英的限量标准为每千克体重(1～4)×10-6mg。特别是1999年比利时二恶英污染事件，令全世界震惊，引起各国的强烈关注和重视。由于其严重危害人体健康和生态环境，越来越引起人们的关注。近年来不少环境科学工作者就二恶英的环境行为特征等方面做了大量的工作，笔者重点就近10年来国内外对环境中的二恶英进行综述，并提出相应的控制技术以及控制对策。
1二恶英污染研究现状
1.1环境中二恶英污染浓度水平状况
由于二恶英特殊的物理化学和生物学性质，加之自然界也缺乏对他们的净化能力，故在环境中得到了积累。由调查研究表明，从空气、水体、土壤到动植物和人体，从农田、牧场到海洋深处甚至北极，都能检测到二恶英。
垃圾焚烧、汽车尾气和飞灰中常含有微量二噁英等有毒物质，国内外学者在焚烧烟灰和空气中都检测到了二恶英类物质。德国曾测出焚烧炉废气中TCDD浓度为1.43×10-8g/m3，据估算焚化1kg垃圾可产生TCDD0.5×10-9～2.5×10-7g，而其最具毒性的2、3、7、8TCDD占全部PCDD的5%[1]。Watanabe1998年对城市内焚烧炉的调查表明，1641个焚烧炉的烟灰中有105个超出允许释放水平[2]。Schuhmacher等人在1996年和1997年用HRGC/HRMS方法先后测定了城市固体废物焚烧炉附近收集的24个植物样品中PCDDs和PCDFs的浓度，分析结果表明24个采样点中有15个点有所下降[3]。蒋可应用同位素稀释高分辨色谱质谱联用仪方法测定了焚烧炉排放的烟灰中(PCDD/Fs)I-TEQ为47.2ng，远远超过了美国EPA的排放标准[4]。
同时在沉积物、土壤和食品等也检测出了二噁英类有机物，在这方面的研究国内外均取得了很大的进展，资料也比较丰富。Engwall等人用生物分析法检测二恶英类化合物，用来分析瑞典污水沉积物中二恶英水平[5]。Rappe等人从美国阿肯萨斯州抽取鲇鱼食品，分析了8种成分中的PCDDs和PCDFs，结果含有73pg/g干重或370pg/g脂肪的2、3、7、8-TCDD[6]。Domingo等人从西班牙卡特鲁尼亚的当地市场和超市中抽取食物样品，分析了PCDD/Fs的浓度，结果表明，只包括鱼、水产品、肉、牛奶、蛋和脂肪等时，(PCDD/Fs)I-TEQ的饮食摄入量则为117pg/d，这一数值与其他国家和地区的报道相类似[7]。郑明辉等从洞庭湖地区采集湖相沉积物，测得沉积物中PCDDs类物质平均为1.16×105pg/g，PCDFs类物质平均为4.22×103pg/g，以ITEQ表示二恶英类化合物(PCDD/Fs)I-TEQ为273.6pg/g[8]。徐盈从湖北省鸭儿湖地区采集环境样品，测得(PCDD/Fs)I-TEQ为1090ng/kg，推断环境样品中二恶英类化合物可能来源于附近化工厂有机氯生产排放的污水[9]。国内外研究学者在人体母乳中同样检出了二噁英类化合物，由此说明，母乳已经受到二恶英类化合物的污染。如Hooper等人1997年测定了居住在哈萨克斯坦南部国家农场64名妇女的母乳样品(其中41名是初产妇)，其中TCDD的浓度较高(208pg/g)[10]。Gladen从Kyiv和工业城Dniprodzerzhinsk抽取200名妇女的母乳样品，分析其中的7种PCDDs和10种PCDFs，用ITEQ来表达，PCDDs为5.1～7.6pg/g脂肪，PCDFs为3.6～5.2pg/g脂肪[11]。郑明辉等在中国洞庭湖区采集33名育婴期妇女母乳样品(婴儿出生均小于2周)，二恶英类化合物(PCDD/Fs)I-TEQ为0.17pg/g脂肪，低于世界上大多数国家母乳中的含量[12]。
1.2二恶英的污染来源及途径
根据二恶英的来源和排放量统计数据分析，二噁英主要来源于城市生活垃圾焚烧、造纸制浆、漂白和有机氯杀虫剂等，其中城市生活垃圾焚烧产生的二恶英量占85%以上[7]，造纸制浆漂白是另一个大的污染源[13]。目前国内对垃圾焚烧炉结构和工艺进行了改进，降低了垃圾焚烧生成二恶英的量，草浆造纸、漂白成为最大的二恶英污染源。郑明辉等曾对中国北方5家以稻草、麦草、芦苇为原料的造纸厂漂白工段的纸浆进行过分析测试，其中二噁英(PCDD/Fs)I-TEQ为34～44pg/g干浆，与工业化国家漂白纸浆治理前二恶英含量大致相当[14]。张庆华等对中国南方某大型造纸厂排放废水中PCDDs和PCDFs含量进行了研究，并且预测中国造纸行业废水每年排放的二恶英(PCDD/Fs)I-TEQ为20g[15]。