基本介紹
- 中文名：多氯聯苯污染
- 外文名：polychlorinated biphenyis pollution
- 簡稱：PCB
- 性質：一類人工合成有機物
- 別稱：氯化聯苯
- 性狀：為結晶態,混合物則為油狀液體
定義,污染來源,多氯聯苯,性狀,污染,毒性,修復技術,物理修復技術,化學修復技術,預防措施,
定義
由於生產和使用中產生的多氯聯苯廢棄物，能經皮膚、呼吸道、消化道而被人體吸收，並在人體組織中富集，嚴重時危及人的健康和生命安全的污染。
多氯聯苯污染
多氯聯苯污染污染來源
PCB是人工合成的有機物,在工業上用作熱載體、絕緣油和潤滑油等。使用 PCB的工廠排出的廢棄物,是PCB污染的主要來源。如美國、日本等每年生產的PCB只有20～30%是在使用中消耗掉,其餘70～80%排入環境。
多氯聯苯
多氯聯苯是德國H.施米特和G.舒爾茨於1881年首先合成的。美國於1929年最先開始生產，60年代中期，全世界多氯聯苯的產量達到高峰，年產約為10萬噸。據估計，全世界已生產的和套用中的PCB遠超過100萬噸，其中已有1/4至1/3進入人類環境，造成危害。
多氯聯苯極難溶於水而易溶於脂肪和有機溶劑，並且極難分解,因而能夠在生物體脂肪中大量富集。1968年日本曾發生因 PCB 污染米糠油而造成的有名的公害病：“油症”。1973年以後各國陸續開始減少或停止生產。PCB的基本結構為： 聯苯苯環上有10個氫原子，按氫原子被氯原子取代的數目不同,形成一氯化物、二氯化物……十氯化物,它們各有若干個異構體。理論上一氯化物有3個異構物,二氯化物有12個,三氯化物有21個。PCB的全部異構物總共有210種，目前已確定結構的有102種。工業用PCB的商品名稱：日本稱為Kane chlor（KC）,美國稱為Aroclor(AR)，德意志聯邦共和國稱為Clophen,法國稱為Phenochlor，蘇聯稱為Sovols等等。各種產品又按所含氯原子數分別加以標號:中國習慣稱為三氯聯苯的產品,日本標為KC-300，美國標為AR-1242；中國稱為五氯聯苯的產品,日本標為KC-500，美國標為AR-1254。這些產品均為混合物,如四氯聯苯中夾雜有相當數量的三氯化物和五氯化物，以及少量六氯化物。
性狀
PCB的純化合物為結晶態,混合物則為油狀液體。低氯化物呈液態,流動性好,隨著氯原子數的增加，粘稠度相應增高,呈糖漿狀乃至樹脂狀。PCB的物理化學性質極為穩定，高度耐酸鹼和抗氧化,它對金屬無腐蝕性,具有良好的電絕緣性和很好的耐熱性（完全分解需1000℃至1400℃）,除一氯化物和二氯化物外均為不燃物質。PCB用途很廣,可作絕緣油、熱載體和潤滑油等,還可作為許多種工業產品（如各種樹脂、橡膠、結合劑、塗料、複寫紙、陶釉、防火劑、農藥延效劑、染料分散劑）的添加劑。
污染
PCB對環境的污染是在 1960年前後研究有機氯農藥污染中出現的一組未知色譜峰而發現的，1966年由瑞典的 S.延森研究證實為PCB。以後的研究表明，從1944年前後PCB就明顯地污染生態系統,而且污染的嚴重程度遠遠地超出預料。據估計存在於全世界海洋、土壤、大氣中的PCB總量達到25～30萬噸以上,污染的範圍很廣，從北極的海豹、加拉帕戈斯的黃肌鮪，到南極的海鳥蛋，以及從日本、美國、瑞典等國人的乳中都能檢出PCB。
PCB世界性污染主要來源於大量使用PCB的工廠，如用PCB作絕緣油的電機工廠，大量使用PCB作熱載體和潤滑油的化學工廠,造紙廠特別是再生紙廠。船舶的耐腐蝕塗料中含有PCB,被海水溶出也是相當大的污染源。這些污染源的 PCB以廢油、渣漿、塗料剝皮等形式進入水系，沉積於水底，然後緩慢地向水中遷移，污染生態系統。
PCB在大氣中主要附著在顆粒物上,在水中則附著在懸浮顆粒物上。在強烈攪動或存在表面活性劑的情況下，PCB也可部分地溶於水（有時達10～20ppm）。污染海洋的石油能促使 PCB分散於水中，並隨海水的流動而遷移。大量PCB溶于海面漂浮的油膜,又能使海洋表層浮游生物受到嚴重的危害。
PCB污染大氣、水、土壤後,通過食物鏈的傳遞，富集於生物體內。例如美國某地小麥、麥蒿中含PCB0.3ppm，牛乳中 PCB含量高達28ppm。
毒性
PCB可經動物的皮膚、呼吸道和消化道而為機體所吸收。消化道的吸收率很高，低氯化物劑量每公斤體重在100毫克以內，高氯化物每公斤體重在5毫克以內時，經口攝入量的90%可被迅速吸收。60年代以來，因環境污染引起的家禽和人的PCB中毒,基本上都是由口侵入、 經消化道吸收後發生的。PCB被人或其他動物吸收以後，廣泛分布於全身組織，以脂肪中含量最多。PCB對哺乳動物的急性毒性試驗表明,按每公斤體重計算的半數致死量為：家兔8～11克，小鼠2克,大鼠4～11.3克。嚴重中毒的動物可見腹瀉、 血淚、 共濟失調、進行性脫水、中樞神經系統抑制等病症，甚至死亡。動物長期小劑量接觸藥物可產生慢性毒作用，中毒症狀表現為眼眶周圍水腫、脫毛、痤瘡樣皮膚損害等。中毒動物的病理變化為肝細胞腫大，中央小葉區出現小脂肪滴和光面內質網明顯增生。生化測定表明:PCB對肝微粒體酶有明顯的誘導作用，含氯量高的 PCB這種作用更為顯著。動物繁殖試驗發現PCB能影響大鼠的生育力。PCB對齧齒動物的致癌作用已在開展研究。
PCB的毒性因動物種屬、性別、投給方式、PCB本身的化學結構，以及所含雜質不同而有很大差別。人類可能是最敏感的種屬,攝入少量的PCB就能導致曾在日本發生過的“油症”。
在急性和亞急性中毒實驗中,小鼠口服KC-400的LD50（半數致死劑量）每公斤體重約為 2克，給藥後1～4天死亡；腹腔一次注射2,4,3′，4′-四氯聯苯的LD50為每公斤體重 2.15克。死因為急性肝功能不全。大鼠口服PCB的LD50約為每公斤體重4克(AR-1221)到11.3克(AR-1262)；一次靜脈注射AR-1254時，雌性大鼠的LD50每公斤體重為358毫克；死因主要為進行性脫水和中樞神經抑制。
多氯聯苯對人的危害最典型的例子是日本1968年米糠油中毒事件。受害者食用被 PCB污染的米糠油（每公斤米糠油含 PCB2000～3000毫克）而中毒。病人有下列症狀：痤瘡樣皮疹,眼瞼浮腫和眼分泌物增多,皮膚、黏膜色素沉著，黃疸，四肢麻木，胃腸道功能紊亂等。到1978年底為止，日本28個縣（包括東京都、京都府、大阪府）正式確認了1684名病人為PCB中毒患者;在1977年前死於此症的有30多人。
修復技術
物理修復技術
安全填埋：安全填埋是修復技術中常用的方法。該法是將PCBs污染土壤挖掘並運輸至安全填埋場，達到PCBs與水環境、大氣環境隔絕的目的。該法適用於PCBs污染程度較重的土壤，但並不能真正清除PCBs只是將PCBs進行了轉移，且費用較高。
深井注入法：深井注入法是一種並不提倡的技術。1996年，聯合國糧農組織（FAO）發表聲明稱，深井注入是一種存在環境風險和不可控制的技術。注入深井的PCBs是否與地下的岩石、泥土、水、石油等發生反應，影響PCBs的遷移或毒性，目前尚未明確。此外，注入深井的PCBs可能會污染地下水。
熱脫附法：熱脫附法是將PCBs污染土壤在隔絕空氣、密封的條件下加熱，達到PCBs的沸點後，PCBs以蒸汽形式從土壤中釋放出來，通過導流將PCBs蒸汽引至吸附室，而後對含PCBs的吸附劑進行深度處理，達到去PCBs的目的。
溶劑淋洗法：溶劑淋洗法的原理與有機物萃取的原理相同，可以分為有機溶劑淋洗和表面活性劑淋洗。PCBs易溶於丙酮、正己烷等有機溶劑，可使用上述溶劑對PCBs污染土壤進行淋洗，收集淋洗液進行後續處理。PCBs具有高辛醇/水分配係數，具有強疏水性，在水相中溶解度低，可加入表面活性劑以降低PCBs水界面的表面張力，促進土壤中PCBs轉移至有機相中，收集廢液進行集中處理。溶劑淋洗法適用於PCBs故性泄露且污染土壤量不大的情況，具有處理效率高、耗時短、成本低等優點，但存在著淋洗劑易揮發、廢液處理難度大、存在二次污染等不足。
化學修復技術
高溫焚燒技術：高溫焚燒技術用於處理持久性有機污染物最為廣泛，需要870～1200 ℃的高溫，是一種異位修復PCBs污染土壤的技術。是將PCBs污染的土壤置於焚燒爐中，鼓入充足的氧氣，再通過高溫使PCBs燃燒生成無害物質。但是，高溫焚燒過程中，會破壞土壤的理化性質。這些物質進入環境後會污染大氣、水體和土壤，甚至危害人類。因此，在焚燒過程中需連續監控設備運轉情況，嚴格控制反應溫度。
水泥窯技術：水泥窯技術需要高溫、高鹼環境和長停留時間。在高溫高鹼條件下，PCBs中C－X鍵極易斷裂，氯原子可以與金屬陽離子結合，生成氯化物，實現對PCBs的去除。採用水泥窯技術處理PCBs污染土壤時，一般不從窯兩端加入受污染土壤（未經處理的 PCBs會從熔渣中直接揮發出去），而是在窯中央設定漏斗，將PCBs污染土壤加至窯中，窯溫控制在1100 ℃左右，可實現對PCBs的去除。該法處理PCBs污染土壤效率高、處理量大，但高溫、高鹼環境會破壞土壤結構，且基建要求高、投資成本大。
電漿焚燒技術：電漿焚燒技術是使電流通過低壓氣體流產生電漿，局部溫度高達5000～15000℃，能使PCBs徹底分解為原子態，冷卻後生成水、二氧化碳和一些水溶性的無機鹽，PCBs的去除率可達 99.99%以上。該法需對PCBs污染土壤進行預處理，將PCBs從固相轉移至水相，雖然處理效率很高，但存在基建投資大、處理量小等不足。
氧化技術：氧化技術分為超臨界氧化技術、電化學氧化技術、熔融鹽氧化技術等。超臨界氧化技術是基於高溫、高壓條件下超臨界水的高溶解性而發展起來的一種技術。是在超臨界水條件下，加入適當的氧化劑（通常為氧氣、過氧化氫或硝酸鹽），將PCBs上的碳原子氧化為二氧化碳、氫原子氧化為水、氯原子轉化為氯離子，實現對PCBs的破壞。該法成本高、處理能力有限。
還原技術：溶劑化電子技術是指在溶劑化溶液中，通過自由電子中和鹵代化合物，達到脫滷的目的。該法將鹼金屬（通常為鈉，也可為鉀或鋰）置於無水液氨中，鹼金屬瞬間溶解，當溶液呈現亮藍色時，即表示鹼金屬的外層電子釋放出來。催化氫化技術是具有發展前景的對PCBs 進行脫氯的一種技術零價金屬還原技術分為納米鐵還原技術和雙金屬還原技術。
化學脫氯技術：化學脫氯技術是通過取代PCBs上的氯原子或分解PCBs，阻止PCBs向土壤遷移或揮發至其它環境介質的一類技術的統稱。常見的化學脫氯技術包括鹼催化熱解技術、羧甲脫鹵技術等。
穩定化技術：穩定化技術需要加入粘合劑，例如矽酸鹽水泥、水泥窯粉灰、飛灰、腐殖酸等，將有毒有害物質轉化為難溶解、低遷移、低毒性的物質。穩定化技術不同於其它PCBs污染土壤的修復技術，它並沒有對土壤中PCBs進行富集或破壞。
預防措施
一些國家除了禁止生產和使用PCB外,正在研究廢棄物的有效處理方法和尋找 PCB的無害代用品。許多國家規定了人對PCB的容許攝入量。實測表明,每人每日攝入PCB5～20微克（按每公斤體重計），大致是安全的。
