空氣和土壤中持久性有機污染物監(jiān)測分析

葉萌(1.上海市政工程設(shè)計研究總院(集團)有限公司，上海 200092；2.上海申環(huán)環(huán)境工程有限公司，上海 200092)

0 引言

社會生產(chǎn)的發(fā)展以及城市化進程的加快使得人類以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主的生產(chǎn)活動逐漸向非農(nóng)業(yè)化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，極大提升了工業(yè)化發(fā)展速度和生產(chǎn)效率，促進了區(qū)域經(jīng)濟快速發(fā)展。但是，城市發(fā)展速度過快也會引發(fā)環(huán)境惡化、資源匱乏等一系列問題，造成難以糾正甚至不可逆的嚴重后果，威脅生態(tài)環(huán)境，給人類生存帶來嚴重威脅。環(huán)境污染問題的加劇會造成土壤、空氣等介質(zhì)中污染物含量的增加，其中持久性有機污染物是最值得關(guān)注的污染物種類之一，該種污染物持久性強、毒性大，危害極大。持久性污染出現(xiàn)的最主要原因就是人類對于該類物質(zhì)的大肆排放，有研究表明[1]，持久性有機污染物廣泛存在于水體、土壤、大氣以及其他環(huán)境介質(zhì)中，中草藥、野生動植物、農(nóng)作物以及家禽牲畜也被檢測出有該污染物的存在，甚至有調(diào)查稱，在人類血液和組織中也有存在。持久性有機污染物不僅會對生態(tài)環(huán)境造成破壞，還會威脅人類健康，因此分析其在多種環(huán)境介質(zhì)中的來源和分布極為關(guān)鍵。

1 持久性有機污染物的含義及特性

1.1 持久性有機污染物含義

持久性有機污染物(POPs)是在工業(yè)生產(chǎn)中形成的對環(huán)境質(zhì)量有極大破壞性的有機合成污染物，還會威脅人類身心健康。POPs具有持久性、半揮發(fā)性、生物富集性、高毒性等特征，極大威脅環(huán)境質(zhì)量和動植物生存。該污染物的存在會造成生物機體內(nèi)分泌失調(diào)、生殖機體及免疫機能受損，且現(xiàn)階段已經(jīng)普遍存在于人體之中，進一步危害人體健康，不得不予以更多關(guān)注[2]。POPs主要有多氯聯(lián)苯、二噁英、多溴二苯醚等主要形式，其性質(zhì)及危害簡介如下：

(1)多氯聯(lián)苯。多氯聯(lián)苯的化學性質(zhì)較為穩(wěn)定，可從油狀液態(tài)向蠟狀固態(tài)轉(zhuǎn)變，具有不可燃、沸點高、無味、絕緣性高等特點。該物質(zhì)可損傷人體內(nèi)臟及皮膚、腦部等，對于神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等均會造成不同程度的影響和破壞。

(2)二噁英。二噁英的化學性質(zhì)較為穩(wěn)定，具有熔點高、不溶于水的特點，可溶于多種有機物溶液。該物質(zhì)主要損傷人體免疫系統(tǒng)以及生殖系統(tǒng)。

(3)多溴二苯醚。多溴二苯醚在常態(tài)下性質(zhì)較為穩(wěn)定，具有高親脂性、低水溶性、降解難度大等特點，因此易累加沉積。該物質(zhì)主要損害人體神經(jīng)發(fā)育，還會在一定程度上影響腦部發(fā)育及生殖系統(tǒng)。

1.2 持久性有機污染物特征

(1)持久性。POPs通過廢棄物處理、污染物使用等途徑廣泛存在于多種環(huán)境介質(zhì)之中，該污染物分解難度較大，因此可長時間存在于空氣、土壤、水體等之中。

(2)半揮發(fā)性。POPs具有半揮發(fā)性特點，可通過蒸發(fā)從土壤、水體之中進入大氣，在空氣中吸附于懸浮顆粒，再經(jīng)過空氣流動實現(xiàn)遠距離遷移，影響范圍擴大[3]。另外，半揮發(fā)性又致使污染物會在短時間停留于空氣中后再次經(jīng)過沉積回落于地球表面。

(3)生物富集性。POPs親脂性強，不溶于水，但是卻可極易進入脂肪，因此可在脂肪中儲存并通過食物鏈積累以提升含量，其富集系數(shù)在各營養(yǎng)級都有驚人變化。

(4)高毒性。POPs對動植物生長造成嚴重負面影響，且會毒害人體機能，對人體生殖系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)以及內(nèi)分泌系統(tǒng)等均會造成損害。

2 空氣和土壤中持久性有機污染物監(jiān)測

2.1 空氣中的持久性有機污染物來源及分布

(1)空氣中的持久性有機污染物來源。POPs中的一大重要種類就是氯聯(lián)苯，而氯聯(lián)苯廣泛存在于大氣中的一大原因就是含氯聯(lián)苯設(shè)備的使用和拆解排放。與氯聯(lián)苯相比，低氯代具有更強的揮發(fā)性，因此空氣中后者含量更高。目前尚未發(fā)現(xiàn)氯聯(lián)苯異構(gòu)體存在明顯地域分布差異，但是從鹵素質(zhì)量濃度來看，城市濃度明顯高于農(nóng)村，且自城市至農(nóng)村含量逐步降低[4]。不僅如此，就單從城市范圍來看，處于交通樞紐的大流量區(qū)域與交通流量小的區(qū)域相比濃度也明顯更高。這些都佐證了交通排放以及工業(yè)生產(chǎn)是導致有機氯污染出現(xiàn)的最主要原因。除氯聯(lián)苯外，空氣中的多環(huán)芳烴也廣泛分布，該物質(zhì)最主要來源是煤、石油以及其他物質(zhì)燃料的不充分燃燒。多環(huán)芳烴若分子量較大為顆粒形態(tài)，會通過大氣傳輸或者沉降到達水體和表面，而若分子量較小則會以氣體形態(tài)出現(xiàn)。各城市之間的POPs污染情況存在較大差異，這主要是城市地理位置、功能、社會習慣以及規(guī)劃情況、發(fā)展水平等不同所致。

(2)空氣中的持久性有機污染物分布。空氣中的持久性有機污染物濃度會因時間段的不同而存在顯著差異。國外工業(yè)發(fā)展水平較高的企業(yè)在20世紀初廣泛使用POPs物質(zhì)，造成POPs濃度自那時起在世界范圍內(nèi)迅速升高，且在20世紀80年代達到了峰值。各國紛紛意識到POPs的危害后相繼制約了POPs物質(zhì)的使用和排放，POPs濃度也因此開始緩慢下降[5]。另外，空氣中的持久性污染物濃度會因季節(jié)的不同出現(xiàn)顯著變化。一般而言，夏季POPs濃度普遍高于冬季，這說明，影響POPs分布的一大重要原因是溫度。持久性有機污染物具有半揮發(fā)性特征，因此土壤、水體以及其他環(huán)境介質(zhì)中的POPs會在溫度升高的情況下大量揮發(fā)，致使空氣中的POPs含量在夏季顯著升高。但是，若是POPs物質(zhì)在處理過程中提高了溫度依然會造成空氣中POPs含量的提高，以多環(huán)芳烴以及多溴二苯醚為例，該物質(zhì)的最主要排放方式是冬季燃燒，因此空氣中此類POPs物質(zhì)含量冬季更高。POPs在進入大氣環(huán)境中后會通過氣流實現(xiàn)遠距離遷移，并在溫度下降后沉降至地表，待溫度再次升高后揮發(fā)至大氣并完成遷移，如此往復[6]。這一遷移特點造成了POPs在世界范圍內(nèi)的廣泛傳播，并會在高寒地區(qū)沉積，但是因POPs的出現(xiàn)主要是由于工業(yè)生產(chǎn)，因此高寒地區(qū)POPs含量仍遠低于城市地區(qū)。

2.2 土壤中的持久性有機污染物來源及分布

(1)土壤中的持久性有機污染物來源。在我國土壤之中，POPs存在的主要原因是有機氯農(nóng)藥的使用，其中又以HCH(六六六粉)和DDT(滴滴涕)最為普遍。兩種農(nóng)藥的大量生產(chǎn)和使用是土壤中持久性有機污染物的重要來源，因此在農(nóng)村地區(qū)土壤中POPs含量明顯高于城市，而其中污染的重災區(qū)便是有機氯農(nóng)藥廠[7]。多氯聯(lián)苯屬于人工合成的有機物，污染性較大，我國在上世紀80年代就停止了生產(chǎn)，但是自50年代起我國就從比利時進口了大量含有多氯聯(lián)苯的電容器，這是造成土壤中多氯聯(lián)苯含量大的最主要原因。有效控制多氯聯(lián)苯的生產(chǎn)和使用能夠有效緩解土壤多氯聯(lián)苯污染，進而減少POPs污染的出現(xiàn)。多溴二苯醚主要起阻燃作用，在礦業(yè)、化工、紡織以及電子等領(lǐng)域有較為廣泛的使用，且在諸多日常電子用品中廣泛存在，因此該類污染范圍較廣，且在電子廢品垃圾場等區(qū)域較為嚴重。二噁英是含氯工業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)的具有污染性的副產(chǎn)品，土壤中二噁英污染出現(xiàn)的最重要原因就是金屬冶煉廠廢棄物排放和木材、廢物燃燒。

(2)土壤中的持久性有機污染物分布。有機氯農(nóng)藥污染范圍和藥物生產(chǎn)使用有極強的相關(guān)性，在進行蟲害防治時大量使用有機氯農(nóng)藥會造成土壤POPs污染加劇。另外，農(nóng)田類型和地形差異也會造成不同有機氯農(nóng)藥殘留，一般而言水田和山區(qū)地帶殘留量更高；持久性有機污染物的持久性特征使得多氯聯(lián)苯與延續(xù)時間有關(guān)，歷史長度與多氯聯(lián)苯含量成正比[8]。土壤中的多環(huán)芳烴含量與分布區(qū)域、土壤類型有關(guān)，就城市區(qū)域而言，老住宅區(qū)、工業(yè)集中區(qū)含量更高；多溴二苯醚則與土壤對有機質(zhì)的吸附能力和海拔相關(guān)，冷凝作用下會造成有機物質(zhì)聚集，含量升高；土壤中二噁英的產(chǎn)生于含氯化工廢物燃燒，因此分布范圍受風向影響較大，在空氣中沉積至土壤，且二噁英污染較為嚴重的水域旁土壤也會有較高二噁英含量。

3 結(jié)語

對空氣和土壤中的持久性有機污染物進行分析發(fā)現(xiàn)，空氣中POPs含量的最主要影響因素為溫度，而土壤中的含量則受有機污染物的生產(chǎn)使用情況、時間、溫度及風向等影響。相關(guān)工作者需要對有機污染物來源和分布情況進行進一步分析，最終確立行之有效的處理方法，減少POPs污染，提升環(huán)境質(zhì)量，實現(xiàn)綠色發(fā)展。