你所不知道的二噁英!

 二噁英是一種無色無味、毒性嚴重的脂溶性物質,二噁英實際上是二噁英類的一個簡稱,它指的并不是一種單一物質,而是結構和性質都很相似的包含眾多同類物或異構體的兩大類有機化合物。二噁英包括210種化合物,這類物質非常穩定,熔點較高,極難溶于水,可以溶于大部分有機溶劑,是無色無味的脂溶性物質,所以非常容易在生物體內積累,對人體危害嚴重。

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 二噁英的結構

什么是二噁英?
      二噁英通常指具有相似結構和理化特性的一組多氯取代的平面芳烴類化合物,屬氯代含氧三環芳烴類化合物,包括75種多氯代二苯并一對一二噁英(簡稱PCDDs)和135種多氯代二苯并呋哺(簡稱PCDFs)。研究最為充分的有毒二噁英為2位、3位、7位、8位被氯原子取代的17種同系物異構體單體,其中,2,3,7,8-四氯二苯并-對-二噁英(2,3,7,8-TCDD)是目前所有已知化合物中毒性最強的二噁英單體(經口LDSO按體重計僅為1pug/kg),且還有極強的致癌性(致大鼠肝癌劑量按體重計10μg/g)和極低劑量的環境內分泌干擾作用在內的多種毒性作用。

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二噁英的分子結構

二噁英的來源
      大氣環境中的二噁英來源復雜,鋼鐵冶煉,有色金屬冶煉,汽車尾氣,焚燒生產(包括醫藥廢水焚燒,化工廠的廢物焚燒,生活垃圾焚燒,燃煤電廠等)。含鉛汽油、煤、防腐處理過的木材以及石油產品、各種廢棄物特別是醫療廢棄物在燃燒溫度低于300-400℃時容易產生二噁英。聚氯乙烯塑料、紙張、氯氣以及某些農藥的生產環節、鋼鐵冶煉、催化劑高溫氯氣活化等過程都可向環境中釋放二噁英。
城市生活垃圾焚燒產生的二噁英受到的關注程度最高,焚燒生活垃圾產生二噁英的機理比較復雜,研究的人員最多。主要有三種途徑:1.在對氯乙烯等含氯塑料的焚燒過程中,焚燒溫度低于800℃,含氯垃圾不完全燃燒,極易生成二噁英。燃燒后形成氯苯,后者成為二噁英合成的前體;2.其他含氯、含碳物質如紙張、木制品、食物殘渣等經過銅、鈷等金屬離子的催化作用不經氯苯生成二噁英。3.在制造包括農藥在內的化學物質,尤其是氯系化學物質,像殺蟲劑、除草劑、木材防腐劑、落葉劑(美軍用于越戰)、多氯聯苯等產品的過程中產生。
但一個容易被混淆的事實是,垃圾焚燒產生的二噁英占全部人類行為產生的二噁英多少?事實上,大氣環境中的二噁英九成以上來源于一些污染較重的工業企業,如煉鋼、火力發電等工業鍋爐燃燒等,而并非源自普通的垃圾焚燒。另一方面,焚燒技術的改進使得因垃圾焚燒產生的二噁英變得可控——只要將焚燒爐的煙氣溫度控制在高于850℃,停留時間大于兩秒,利用二次風的充分攪動,使得爐膛內保持過量空氣以確保充分燃燒,便能盡量抑制其產生,并促使已合成的二噁英充分分解。

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                                                        中國二噁英排放行業分布圖

二噁英的毒性
      由于環境中的二噁英類主要以混合物的形式存在,在對二噁英類的毒性進行評價時,國際上常把各同類物折算成相當于2,3,7,8-TCDD的量來表示,稱為毒性當量(簡稱TEQ)。為此引入毒性當量因子(簡稱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。樣品中某PCDDs或PCDFs的質量濃度或質量分數與其毒性當量因子TEF的乘積,即為其毒性當量(TEQ)質量濃度或質量分數。
1、二噁英之所以受到人們的普遍關注,就是因為它們毒性巨大,嚴重危害人類健康。以2,3,7,8-TCDD為例,與部分毒物的毒性比較:TCDD的毒性要比氫氰酸強10000倍以上,比眼鏡蛇毒強1000倍,比河豚毒素毒性強100倍。所以1988年世界衛生組織推薦二噁英類毒物的日容許攝入量(TDI)只能為1~4pg/kg體重。
2、二噁英的生物半衰期較長,2,3,7,8-TCDD在小鼠體內為10~15天,大鼠體內為12~31天,人體內則長達5~10年(平均為7年)。因此,即使一次染毒也可在體內長期存在;如果長期接觸二噁英還可造成體內蓄積,可能造成嚴重損害 。
3、自然界的微生物和水解作用對二噁英的分子結構影響較小,環境中的二噁英很難自然降解消除。二噁英可以通過皮膚、呼吸道、消化道等途徑進入人體,但通過食物特別是脂類,經消化道進入人體的量要占90%以上,它們蓄積于脂肪與肝臟,達到一定程度,便會造成許多不良影響。
4、二噁英對機體影響大致歸納為三方面:免疫功能降低、生殖和遺傳功能改變、惡性腫瘤的易感性等。
5、在我國2008年8月1日起施行的《國家危險廢物名錄》列出的49類危險廢物中,至少有13類與二噁英直接有關或者在處理過程中可能產生二噁英。例如H04農藥廢物、H05木材防腐劑廢物、HW10含多氯(溴)聯苯類廢物、HW18焚燒處理殘渣、HW43含多氯苯并呋喃類廢物和HW44含多氯苯并二噁英廢物等。所以,未來幾年甚至十幾年內,開展二噁英污染調查和控制研究都是非常有意義的。
垃圾焚燒行業二噁英排放標準依據
      通常評價二噁英時采用每日可耐受攝入量(TDI)的概念,即從人體健康的角度出發,把人一生所能耐受的二噁英總量分解為1日/kg體重所能攝取的量。2001年世界衛生組織根據所取得的最新毒理學研究成果,尤其是對神經系統和內分泌系統的毒性效應研究成果,對外公布的二噁英人體安全攝入量的標準TDI值為1~4pg/(kg?d)(1pg=10-12g)。按每人生存70年,對人體健康無明顯危害的攝入量為:成人體重70公斤體重算,每月攝入量不大于4.9ng,每年攝入量不大于59ng,兒童按15公斤體重算,每年攝入量不大于10ng。
歐盟對人體健康的要求比較高,制定標準也比較嚴格,將二噁英排放標準定為0.1ngTEQ/Nm3是目前世界上學術界無爭議的、無害的、最安全的標準。2002年我國制定《生活垃圾焚燒污染控制標準》時,結合國內外的研究成果和國內焚燒水平,垃圾焚燒煙氣二噁英排放濃度選用了公認的安全值1.0ngTEQ/Nm3。2014年,新修訂后的標準《生活垃圾焚燒污染控制標準(GB18485-2014)》也采用了歐盟標準,即0.1ngTEQ/Nm3。目前,北京、上海新建焚燒廠采用歐盟排放標準。

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二噁英是在廢物焚燒或有機氯化物制造工程中產生的有毒化學物質,控制不好,容易擴散到大氣、土壤和水中,對人類和環境造成危害,但通過加強標準建設、改進處理工藝、加強過程管控、提高防范意識等手段完全可以控制這種危害,無需談“噁”色變。