二氯苯的主要用途,我國二氯苯的主要污染物來源,環境遷移、擴散和轉化,遷移、擴散,轉化,
二氯苯的主要用途
二氯苯主要指對二氯苯和鄰二氯苯,是重要的精細化工原料,廣泛套用於醫藥、農藥、工程塑膠、溶劑、染料、顏料、防霉劑、防蛀劑、除臭劑等領域。對二氯苯是有機合成原料,用於合成染料(大紅色基GG)及農藥中間體,用作熏蒸殺蟲劑,織物防蛀劑,空氣脫臭劑,另用於製造衛生球,少量用於特壓潤滑劑,腐蝕抑制劑等方面使用。鄰二氯苯廣泛用作有機物和有色金屬氧化物的溶劑、防腐劑,也可作殺蟲劑,作為特殊用途溶液,除去發動機零件上的碳和鉛;作為抗銹劑,脫脂劑,脫除金屬表面塗層而不腐蝕金屬;配漆溶劑,染料工業上用於製造還原藍CLB和還原藍CLG等;聚合物濕紡溶劑,降低纖維熱收縮率;環氧樹脂稀釋劑,冷卻劑,熱交換介質;還用於制殺蟲劑,醫藥長效磺胺等。
我國二氯苯的主要污染物來源
近年來國內許多消費者使用的家用防蟲蛀劑就是對二氯苯製品。目前,國內市場上的家用防蟲劑主要有兩大類:一種是以天然植物為主要原料製成的樟腦丸或合成樟腦丸,一種是以對二氯苯為主要原料的芳香型防蟲劑。
從20世紀90年代中期開始,我國許多消費者就已與對二氯苯“親密接觸”了——一種包裝漂亮且散發香氣的芳香防蟲蛀劑,大量進入城鎮居民家庭。這種以對二氯苯為主要原料配香料製成的防蟲蛀劑,因其防蛀、防霉效果好,除用於衣物防蟲外,還被用於檔案圖書、名園展館的標本保存防蟲。許多除臭劑和空氣清新劑也是以對二氯苯為主要原料製成的,如用於公共廁所便池的除臭劑、用於家庭的除臭芳香球及空氣清新劑。
環境遷移、擴散和轉化
遷移、擴散
二氯苯在自然環境中,土壤是一個主要的遷移和擴散的途徑。受其自身物化性質、土壤多介質體系特性以及外界環境條件等因素的制約,主要經歷:(1)揮發進入大氣;(2)被土壤顆粒吸附與解吸;(3)滲濾至地下水;(4)被生物降解等幾個過程。這些過程往往同時發生,並且每個過程相互關聯,相互影響。
揮發
二氯苯通過揮發進入大氣,是其在土壤中消失的主要過程。滯留於土壤中的二氯苯則通過擴散和質體流動,在土壤中進行遷移。二氯苯在土壤中的擴散與其他氯苯類化合物相同,受到土壤特性的影響,即土壤的非均質體系複雜性的影響,二氯苯的擴散也可用非穩態擴散的Fick第二定律來描述。也有人將土壤特性,如礦物組成、有機質含量、水分含量、緊實度和溫度等因素考慮在內,提出相應的在土壤中適用的擴散方程式,但其中一些經驗參數,還無法定量預測。部分二氯苯通過擴散,從土壤深層遷移至地表,再從地表進一步揮發至大氣,其中遷移擴散過程為控速步驟。
吸附與解吸
在二氯苯的遷移過程中,吸附與解吸過程是二氯苯生物可利用性的重要影響因素,也是影響其向大氣揮發和向地下水滲濾的主要因素。土壤是由固體、液體和氣體三相共同組成的多相體系,其中土壤固相包括土壤礦物質和土壤有機質。在土壤-水體系中,土壤礦物質表面主要吸附離子型物質,同時也與水分子發生偶極作用。二氯苯是非離子型有機化合物,難溶於水,很難與水分子競爭而吸附在土壤礦物質表面。但其易溶於土壤有機質,在土壤有機質中分配時,服從溶解平衡原理,不存在競爭吸附現象,因此,在土壤-水體系中的吸附主要是分配作用,且吸附等溫線呈直線。但是,土壤的溫度對分配過程影響很大。在乾燥(無水)的土壤中,沒有水分子的競爭,二氯苯表現出很強的吸附性,可被吸附在土壤礦物質的表面。吸附強弱程度與二氯苯極性相關,1,3-二氯苯相對1,4-二氯苯極性較強,因而在相同條件下吸附量大於1,4-二氯苯。同時,分配作用同時發生,使二氯苯在土壤有機質中也處於高分配狀態,但表面吸附作用比分配作用大很多,此時,二氯苯在土壤中的吸附量最大,吸附等溫線為非線性的。不同水分相對含量的土壤對1,3-二氯苯的吸附等溫線,證明隨著土壤相對濕度的增大,吸附量逐漸減少,吸附等溫線也逐漸接近直線。在相對溫度較低時,土壤中吸附作用與分配作用同時發生,吸附等溫線為非線性的;在相對濕度50%以上時,由於水分子強烈競爭土壤礦物質表面的吸附位,1,3-二氯苯在礦物質表面的吸附量迅速降低,使分配作用占主導地位,吸附等溫線接近線性。二氯苯要能夠被微生物利用降解,其吸附性強弱成為影響生物降解性能的主要制約因素。因為微生物只能有效地降解溶於水相的二氯苯,而吸附在土壤顆粒內部的二氯苯不能直接接觸到微生物,因而也不能直接發生生物降解反應,必須先從土壤顆粒內部固定相解吸下來,進入土壤內孔隙水相,再通過擴散作用,擴散到外部的水溶液中,然後才能被外部水溶液中的微生物降解。與其他多取代氯苯類化合物相比,二氯苯的水溶性相對較強,K值(土壤—水吸附分配係數)較小,吸附性較弱,存在於土壤水溶液中的重量百分比相對較大,這從另一方面也說明了二氯苯與其他多取代氯苯類化合物相比,生物降解性能較強,並且由於其K值較小,從土壤顆粒內部解吸並傳輸到外部水溶液的速率較大,總的生物降解速率相對較快。
滲濾
土壤中的二氯苯在土壤、氣和滲濾液中均有分布,在水或土壤微粒或者兩者的共同作用下發生質體流動,可滲透至地下水,滲透速率及深度受土壤中的有機質含量、K值(土壤—水吸附分配係數)、半衰期、降雨量、土質等因素影響。例如,土壤有機質含量增加,二氯苯滲透深度會減少;揮發量減小,半衰期增加會使滲透期延長;增加土壤中黏土礦物含量,滲透深度會相應減少。研究者套用自製的土壤污染實時模擬系統,研究土壤中氯苯類化合物的遷移行為,得出進入土壤中的二氯苯主要滯留在土壤相中,但與其餘氯苯類化合物相比,在液相和氣相中,1,2-二氯苯和1,3-二氯苯的含量及百分比明顯高於多氯原子取代的氯苯類化合物。這是由於1,2-二氯苯和1,3-二氯苯的蒸氣壓及水溶性較強,因此更容易進入滲濾水和大氣。在研究土壤中氯苯類化合物縱向遷移方面,由於二氯苯的K值較低,蒸氣壓與溶解度都較其他氯苯類化合物要高,利於揮發和滲濾,且在土壤表層不會產生蓄積。利用土壤泥漿反應器研究氯苯類化合物的生物降解特性時表明,二氯苯受水溶性、蒸氣壓、K值(辛醇-水分配係數)、H(亨利係數)等影響,分布於水、氣、土壤三相中,在有機質含量高的土壤中,1,2-二氯苯和1,4-二氯苯在土相中的含量高於有機質含量的土壤。
轉化
對於滯留於土壤中的二氯苯而言,利用生物進行降解是較為徹底的處理方法,且產生二次污染的可能性最小。雖然二氯苯為難降解有機污染物,但通過馴化培養特殊的微生物,以及利用共代謝現象,二氯苯仍可在好氧條件下被微生物降解。