环境化学——有机污染物.ppt

1、第三节 有机污然物,主讲： PPT制作： 资料收集： 后期修改：,有机污染物,一、持久性有机物 二、有机卤代物 三、多环芳烃 四、表面活性剂,一.持久性有机污染物(POPs) 1: 定义和四大特性 2: POPs的物化性质 3：POPs在自然环境和生物体中的污染 大气/颗粒物中的POPs 水体/沉积物中的POPs 土壤中的POPs 生物体中的POPs,了解：有机污染物,什么是有机污染物？ 有机污染物是指以碳水化合物、蛋白质、氨基酸以及脂肪等形式存在的天然有机物质及某些其他可生物降解的人工合成有机物质为组成的污染物。 当前世界最关注的化学有机污染物主要是持久性有机污染物。,1：持久性污染物的定义

2、和特性,（1）定义： 持久性有机污染物（Persistent Organic Pollutants ,简称POPs）是指通过各种环境介质（大气，水，生物体等）能够长距离迁移并长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性，对人类健康和环境具有严重危害的天然或人工合成的有机污染物质。,（2）国际上公认POPs具有的四大重要特性 能在环境中持久的存在； 能蓄积在食物链中对有较高营养等级的生物造成 影响； 够经过长距离迁移到达偏远的极地地区； 在相应环境浓度下会对接触该物质的生物造成有害或有毒效应。,2：POPs的性质,POPs一般都具有有毒性，包括致癌性、生殖毒性、神经毒性、内分泌干扰特性等，它严重危害

3、生物体，并且由于持久性，这种危害一般都会持续一段时间。 POPs具有很强的亲脂憎水性，能够在生物器官的脂肪组织内产生生物积累，沿着食物链逐级放大，通过放大作用，从而对人类的健康造成严重的负面影响 POPs具有半挥发性，能够在大气环境中长距离迁移并通过“全球蒸馏效应”和“蚱蜢跳效应”沉积到地球的偏远地区，导致全球范围的污染传播。,符合定义的POPs物质有数千种之多，他们通常是具有某些特殊化学结构的同系物或异构体。 首批列入关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约受控名单的12种POPs 有意生产有机氯杀虫剂：滴滴涕、氯丹、灭蚁灵、艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、七氯、毒杀酚； 有意生产工业化学品：六氯苯和

4、多氯联苯； 无意排放工业生产过程或燃烧生产的副产品：二恶英（多氯二笨并-p-二恶英）、呋喃（多氯二笨并呋喃） 研究表明，持久性有机污染物对人类的影响会持续几代，对人类生存繁衍和可持续发展构成重大威胁。,3：POPs在自然环境和生物体中的污染,POPs之污染事件,日本米糠油事件 1968年3月，日本的九州、四国等地区的几十万只鸡突然死亡。经调查，发现是饲料中毒，但因当时没有弄清毒物的来源，事情并没有得到进一步的重视和追究。1968年6月10月，先后有4家13人因患原因不明的皮肤病而到九州大学附属医院就诊，患者初期症状为痤疮样皮疹，指甲发黑，皮肤色素沉着，眼结膜充血等 。,台湾油症事件 1979年

5、，我国台湾省彰化县鹿港、福兴、秀水、埔盐等乡镇附近的居民突然罹患前所未见的皮肤病，病症有眼皮肿、手脚指甲发黑、身上有黑色皮疹。由于患者的人数高达数千人，引起社会各界的广泛关注。据统计，这次事件共造成近2000人中毒，53人死亡。经过追踪调查，患者中毒的途径系来自日常食用的米糠油，证实这是与1968年日本米糠油事件时隔11年后的悲剧重演。,（1）大气/颗粒物的POPs 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。 汽油和柴油引擎汽车的尾气颗粒物中都存在PCDD/Fs 。在城市地区颗粒物的PCBs达到242pg/m3，而半农业区的为74p

6、g/m3。 （2）水体/沉积物中的POPs 水和沉积物是POPs聚集的主要场所之一，城市污水、水库、江河和湖海都存在POPs。POPs是从水和沉积物通过食物链发生生物积累并逐级放大。监测分析水体中POPs的成分、来源和存在形式是防治其污染的关键。研究表明，城市中污水来源不同，成分也存在差异。 POPs具有亲脂性，在下水道或污水处理中，会转移到城市污泥。当前世界绝大多数的江湖水体中都不同程度受到POPs的污染。,北极熊,（3）土壤中的POPs 土壤是植物和一些生物的营养来源，土壤中的POPs会导致其在食物链上发生传递和转移。在世界各国土壤中都发现了POPs。例如，莱比锡地区的废弃工厂旁的土壤以及

7、西班牙的土壤。 （4）生物体中的POPs POPs通过食物链得到积累和富积，使得目前无论海洋生物还是陆地物种，无论是低等的浮游生物还是动物，还是人类自身，都遭受POPs的污染和威胁。例如，日本北海道的黑围殴，以及北极的一些动物群体，北极熊、北极狐、绿灰色鸥体，受到不同程度的污染后，其生殖系统也受到影响。,二噁英对人和动物的暴露途径,二.有机卤代物 1：卤代烃 种类与分布 来源 在大气中的转化 2：多氯联苯 结构与性质 来源与分布 迁移与转化 毒性与效应 3：多氯联苯并二噁英和多氯联苯并呋喃,（1）卤代烃的种类与分布,表6-4 卤代烃在对流层中的含量,（2）主要卤代烃的来源,近年来，大气中卤代烃

8、的含量不断增加，除少数天然来源外，主要来源于其被大量合成用于工业制品等过程。 氯甲烷（CH3Cl) 天然来源：海洋。 人为来源：城市汽车排放的废气和聚氯乙烯塑料 、农作物等废物的燃烧。 CFC-11(CCl3F)和CFC-12(CCl2F2)： 天然来源：火山爆发 人为来源: 制冷剂，飞机推动剂，塑料发泡剂等 它们在对流层中积累而且不能被分解，当它们进入平流层后将对平流层的臭氧层产生破坏作用。,四氯化碳（CCl4） 主要来源：认为排放 被用作工业溶剂、灭火剂、干洗剂，也是氟利昂的主要原料。 甲基氯仿（CH3CCl） 没有天然来源。它最初用来作为工业去油剂和干洗剂，自1950年以来，排放到大气的

9、量逐年增加，平均每年增长16%。 CFC-22(CHF2Cl) 它也是人工合成的卤代烃，是一种主要的工业氟利昂产品，主要用作制冷剂和发泡剂。,(3)氯代烃在大气中的转化,2、多氯联苯（PCBs）,（1）PCBs的结构与性质 PCBs是一组由多个氯原 子取代联苯分子中氢原子而形成的氯代芳烃类化合物。 按联苯分子中的氢原子被氯原子取代的位置和数目不同，它的全部异构体有210个，目前已鉴定出102个。 理化性质高度稳定,耐酸碱、耐腐蚀，抗氧化性，对金属无腐蚀、耐热和绝缘性能好。,损失量与时间呈线性关系,（3）PCBs在环境中的迁移与转化,通过挥发作用进入大气干湿沉降转入水体沉入沉积物存在沉积物中 P

10、CBs由于化学惰性而成为环境中的持久性有机物，它在环境中的主要转化途径： 光化学分解 生物转化, 光化学分解 Safe等人经过研究认为，由于紫外光的激发使C-Cl键断裂而产生芳基自由基和氯自由基，自由基从介质中取得质子，或者发生二聚反应。这是由于联苯分子的共轭平面几何结构，在受光刺激后，氯原子的空间效应破坏了联苯的平面结构，使其基态分子不稳定，邻位碳氢键断裂后，恢复了联苯分子的共轭平面结构，故邻位碳氢键优先断裂。,光化学分解过程及主要产物以2,2-，4，4-，6,6-六氯联苯为例如下图：, 生物转化,PCBs的细菌降解顺序： 联苯 PCBs1221PCBs1016PCBs1254 生物降解性能

11、主要取决于化合物的碳氢键数量。相应的未氯化碳化原子数越多，也就是含氯原子数量越少，越容易被生物降解。 PCBs 除了可在动物体内积累外，还可以通过代谢作用转化。其转化速率随氯原子的增多而降低。含四个氯原子的低氯代PCBs几乎都可被代谢为相应的单酚，其中一半分可以进一步形成二酚,此外，PCBs代谢物中还发现除酚以外的多种物质。其可能的反应过程如下：,（4）PCBs的毒性与效应,水中PCBs质量浓度为10-100ug/L时，便会抑制水生植物的生长；质量浓度为0.1-1.0ug/L时，会引起光合作用减少。而较低浓度的PCBs就可改变物种的群落结构和自然海藻的总体组成。不同的PCBs对不同物种的毒性不同。 大多数鱼种在其生长的各个阶段对PCBs都很敏感，严重时导致死亡。,黑头鲸鱼与PCBs接触30天会使其死亡,