科普:這種pops比流行音樂留存更久(下)

持久性有機物在中國的治理技術進展

由於中國對POPs的認識相對較晚,關於POPs汙染的基礎研究和應用研究基礎都比較薄弱,研究的廣度和深度都落後於西方發達國家。目前中國治理POPs的技術主要有以下幾種。

生物修復技術

生物修復技術是目前中國研究的熱點。它主要是利用植物、微生物或原生動物等的吸收、轉化、清除或降解POPs。生物修復技術主要分為植物修復、微生物修復、動物修復。

植物修復POPs包括根際微生物降解,根表面吸附,植物吸收和代謝等。安鳳春等通過比較不同植物對DDT的吸收發現丹麥產的Taya草和美國產的Ti-tan草的效果最好。近來有研究表明中國南方的桂花對化學煙霧有特殊的抵抗能力,對氯化氫、硫化氫、苯酚等汙染物有不同程度的抵抗性。在氯汙染區種植48d後,1kg葉片可吸收氯418g,它還能吸收汞蒸氣。雖然POPs的植物修復已取得一定的成果,但是到目前為止,植物修復還不能達到完全修復POPs汙染環境的目的。近來已有一些前沿研究著眼於利用植物、菌類或動物的基因改良植物,以利於植物對特定POPs的修復,而國內對POPs的植物修復研究還剛剛起步,除了PAHs和DDT方面的研究外,其他方面幾乎全是空白。

科普:這種pops比流行音樂留存更久(下)

微生物修復是利用微生物的代謝活動把POPs轉化為易降解的物質甚至礦化。自從Ahmed等採用無色桿菌(Achromobacter)降解PCBs成功以來,人們已分離出多種能降解PCBs的菌株。李國學等利用高溫堆肥降解六六六和DDT,他們發現當對反應條件進行一定的控制時能起到較好的降解作用,對DDT的降解率甚至可以達到100%。據有關報道,2004年中國科學院微生物研究所研究獲得可用於構建高效降解工業廢水中氯代芳烴類化合物微生物菌株的基因資源,並有望進一步推出POPs微生物修復技術。微生物修復具有操作簡便、易於就地處理等優點,但選擇性較高,且耗時較長,並且許多微生物體內缺乏有效的生物降解酶。目前,中國研究大多集中於高效降解菌的篩選和降解機理等方面,微生物修復技術在中國實際應用尚不多見。動物修復是指土壤中的一些大型土生動物和小型動物種群,能吸收或富集土壤中殘留POPs,並通過自身的代謝作用,把部分POPs分解為低毒或無毒產物,此方法對土壤條件要求較高。據報道,蚯蚓對六六六、DDT等農藥的積累能力一般比外界大10倍,對DDT的積累最高達70倍左右。目前,中國對蚯蚓的環境生態效應研究較多,實際利用蚯蚓修復環境汙染並不多見。對於其他的動物修復技術國內更是少有報道。

生物修復技術還剛剛起步,仍存在很多缺點,比如:有些汙染物在降解的過程中會轉化成有毒的代謝產物;物理因子(如低溫)引起的低反應速率;一些有毒物質對微生物降解有抑制作用;需時長;生物對環境的選擇性等,這些都有待於更深入的研究,但生物修復技術與物理和化學修復技術相比具有成本低、效率高、無二次汙染、不破壞植物生長所需的土壤環境等特點,生物修復技術仍然是一種具有廣闊應用前景的治理方法。

2.焚燒技術

焚燒是處置POPs中的PCBs的基本方式,但技術和成本要求很高。2000年頒佈的國家標準——《危險廢物焚燒汙染控制標準》中,對PCBs汙染物的焚燒做出了明確的規定,即:爐溫≥1200℃,停留時間≥2.0秒,燃燒效率≥99.9%,焚燬去除率≥99.9999%。所有這些措施,保證了PCBs廢物的有效環境管理和處理,減少了PCBs的環境風險。焚燒法適用於處理大量高濃度的持久性有機物,但如果管理不善,可能會產生比原物質毒性更大的毒物如二噁英等。垃圾焚燒技術是目前中國處理城市固體垃圾普遍採用的方法,但是在對城市垃圾和固體廢物焚燒後的飛灰和煙道氣的檢測中發現,焚燒過程中會產生二噁英等劇毒有機汙染物。所以,對於含POPs的廢物的焚燒技術還有待於更進一步的深入研究。

科普:這種pops比流行音樂留存更久(下)

3.物理化學處理技術

按照處理原理來分,POPs的處理技術大致可以概括為物理方法、化學方法。 物理方法通常有吸收法、洗脫法、萃取法、蒸餾法和汽提法等。物理法可對POPs起到濃縮富集並部分處理的作用,常作為一種預處理手段與其它處理方法聯合使用。其中,利用表面活性劑洗脫土壤中的PCBs,從而修復受汙染土壤是當前環境研究的熱點之一。表面活性劑對土壤中PCBs的洗脫作用主要是:

(1)表面活性劑通過減小液-固之間的表面張力,將阻塞在土壤孔隙中的PCBs分散到溶液中來;

(2)表面活性劑通過形成膠束,促使PCBs從土壤中重新分配到疏水的膠束核中。洗脫效果與表面活性劑種類、性質、質量濃度及土壤成份有關,通常非離子型表面活性劑效果較好,對PCBs的洗脫可達86%。含PCBs洗脫液可利用生物降解、紫外光照射及焚燒等方法進行後續處理。

化學方法在POPs汙染治理中的應用較多,主要有光催化氧化法、超臨界水氧化法、溼式氧化法、以及聲化學氧化法等。此外,人們還嘗試了電化學法、微波、放射性射線等高新技術,發現它們對多氯聯苯、六氯苯、五氯苯酚以及二噁英都有很好的去除作用。電化學氧化技術是近年來中國處理POPs利用的一種新技術。電化學氧化技術藉助具有電催化活性的陽極材料,能有效形成氧化能力極強的羥基自由基(·OH),既能使POPs發生分解並轉化為無毒性的可生化降解物質,又可將之完全礦化為二氧化碳或碳酸鹽等物質。該項技術應用於POPs廢水處理,不僅可彌補其他常規處理工藝的不足,還可與多種處理工藝有機結合提高水處理經濟性。

在中國,電化學氧化技術應用於處理水體中POPs只是最近幾年才開展起來,實際工業應用尚不多見。當前的研究重點在於電極材料的結構與形態、電極反應活性和選擇性、電化學反應技術及電解反應器結構和新型複合電極的開發等方面。

上述POPs治理技術中,生物修復技術時間長,物理技術易造成二次汙染,化學技術費用高,加上環境中有機汙染物的複雜性和多樣性,單純一種方法往往達不到預期目的。因此,除了繼續研究開發高新技術外,還要考慮幾種技術的聯合使用,如把物理技術作為預處理或生物修復技術作為後處理手段與其他處理方法結合,產生高效、經濟的聯用技術,這也是POPs治理技術的一個發展趨勢

科普:這種pops比流行音樂留存更久(下)

結語

POPs對環境的汙染和對人體危害是潛在而巨大的,但由於其汙染源廣、難以降解、易於積蓄,要真正解決其帶來的問題,決非易事。中國在國家高技術發展計劃(863)環境主題中已經針對內分泌干擾物篩選和控制技術設立了專題,在2002年啟動典型POPs環境監測技術系統的研製項目的研究。在國家基礎研究計劃(973)中部分項目涉及到大氣、土壤和食品中POPs的汙染問題。國家自然科學基金委員會也將POPs的環境行為與生態效應列為研究計劃之一,並且近年來資助了一大批與POPs環境行為、生態和健康影響以及控制技術原理有關的面上基金課題。

儘管中國對POPs的問題已採取了一系列應對措施,但要徹底解決持久性有機汙染物的危害,並不是一朝一夕的事情,今後,以下幾個方面的工作還需要進一步加強:

(1)加強對POPs物質的基礎性研究,包括監測分析技術、產生源調查、環境本底數據採集、遷移和毒性、汙染髮展趨勢等方面的研究。

(2)深入地開展POPs降解機理方面的研究,包括生物降解分子模型,開發針對POPs的專門去除和修復技術。

(3)進一步研究新的未知的POPs(特別是POPs的代謝物)的立體異構體分析技術,從傳統的詳細研究POPs轉移到研究POPs的代謝物和新類別。

(4)在研究治理傳統的POPs的同時,謹防新的POPs的出現和累積,建立持久性汙染物控制的宏觀決策體系。

(5)加強國際間的緊密合作。儘量使關於POPs的實驗方法、標準和程序達到國際上的統一。

無毒先鋒

致力於解決“有毒化學品汙染對中國人群的健康影響”的社會問題,目前聚焦減少二噁英、鉛、鎘、有毒塑料添加劑對社會帶來的環境健康影響。

願“無毒中國”—中國再無有毒化學品汙染受害者。

微 博:@無毒先鋒


分享到:


相關文章: