空氣和土壤中持久性有機污染物監測分析

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

0 引言

社會生產的發展以及城市化進程的加快使得人類以農業生產為主的生產活動逐漸向非農業化生產轉變，極大提升了工業化發展速度和生產效率，促進了區域經濟快速發展。但是，城市發展速度過快也會引發環境惡化、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，威脅生態環境，給人類生存帶來嚴重威脅。環境污染問題的加劇會造成土壤、空氣等介質中污染物含量的增加，其中持久性有機污染物是最值得關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。持久性污染出現的最主要原因就是人類對于該類物質的大肆排放，有研究表明[1]，持久性有機污染物廣泛存在于水體、土壤、大氣以及其他環境介質中，中草藥、野生動植物、農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環境造成破壞，還會威脅人類健康，因此分析其在多種環境介質中的來源和分布極為關鍵。

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)是在工業生產中形成的對環境質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、半揮發性、生物富集性、高毒性等特征，極大威脅環境質量和動植物生存。該污染物的存在會造成生物機體內分泌失調、生殖機體及免疫機能受損，且現階段已經普遍存在于人體之中，進一步危害人體健康，不得不予以更多關注[2]。POPs主要有多氯聯苯、二噁英、多溴二苯醚等主要形式，其性質及危害簡介如下：

(1)多氯聯苯。多氯聯苯的化學性質較為穩定，可從油狀液態向蠟狀固態轉變，具有不可燃、沸點高、無味、絕緣性高等特點。該物質可損傷人體內臟及皮膚、腦部等，對于神經系統、免疫系統、生殖系統等均會造成不同程度的影響和破壞。

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

(3)多溴二苯醚。多溴二苯醚在常態下性質較為穩定，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。該物質主要損害人體神經發育，還會在一定程度上影響腦部發育及生殖系統。

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境介質之中，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)半揮發性。POPs具有半揮發性特點，可通過蒸發從土壤、水體之中進入大氣，在空氣中吸附于懸浮顆粒，再經過空氣流動實現遠距離遷移，影響范圍擴大[3]。另外，半揮發性又致使污染物會在短時間停留于空氣中后再次經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，其富集系數在各營養級都有驚人變化。

(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、免疫系統以及內分泌系統等均會造成損害。

2 空氣和土壤中持久性有機污染物監測

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苯，而氯聯苯廣泛存在于大氣中的一大原因就是含氯聯苯設備的使用和拆解排放。與氯聯苯相比，低氯代具有更強的揮發性，因此空氣中后者含量更高。目前尚未發現氯聯苯異構體存在明顯地域分布差異，但是從鹵素質量濃度來看，城市濃度明顯高于農村，且自城市至農村含量逐步降低[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域與交通流量小的區域相比濃度也明顯更高。這些都佐證了交通排放以及工業生產是導致有機氯污染出現的最主要原因。除氯聯苯外，空氣中的多環芳烴也廣泛分布，該物質最主要來源是煤、石油以及其他物質燃料的不充分燃燒。多環芳烴若分子量較大為顆粒形態，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出現。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、社會習慣以及規劃情況、發展水平等不同所致。

(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。國外工業發展水平較高的企業在20世紀初廣泛使用POPs物質，造成POPs濃度自那時起在世界范圍內迅速升高，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的不同出現顯著變化。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性特征，因此土壤、水體以及其他環境介質中的POPs會在溫度升高的情況下大量揮發，致使空氣中的POPs含量在夏季顯著升高。但是，若是POPs物質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，以多環芳烴以及多溴二苯醚為例，該物質的最主要排放方式是冬季燃燒，因此空氣中此類POPs物質含量冬季更高。POPs在進入大氣環境中后會通過氣流實現遠距離遷移，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在世界范圍內的廣泛傳播，并會在高寒地區沉積，但是因POPs的出現主要是由于工業生產，因此高寒地區POPs含量仍遠低于城市地區。

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。兩種農藥的大量生產和使用是土壤中持久性有機污染物的重要來源，因此在農村地區土壤中POPs含量明顯高于城市，而其中污染的重災區便是有機氯農藥廠[7]。多氯聯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，但是自50年代起我國就從比利時進口了大量含有多氯聯苯的電容器，這是造成土壤中多氯聯苯含量大的最主要原因。有效控制多氯聯苯的生產和使用能夠有效緩解土壤多氯聯苯污染，進而減少POPs污染的出現。多溴二苯醚主要起阻燃作用，在礦業、化工、紡織以及電子等領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域較為嚴重。二噁英是含氯工業生產中出現的具有污染性的副產品，土壤中二噁英污染出現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。有機氯農藥污染范圍和藥物生產使用有極強的相關性，在進行蟲害防治時大量使用有機氯農藥會造成土壤POPs污染加劇。另外，農田類型和地形差異也會造成不同有機氯農藥殘留，一般而言水田和山區地帶殘留量更高；持久性有機污染物的持久性特征使得多氯聯苯與延續時間有關，歷史長度與多氯聯苯含量成正比[8]。土壤中的多環芳烴含量與分布區域、土壤類型有關，就城市區域而言，老住宅區、工業集中區含量更高；多溴二苯醚則與土壤對有機質的吸附能力和海拔相關，冷凝作用下會造成有機物質聚集，含量升高；土壤中二噁英的產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 結語

對空氣和土壤中的持久性有機污染物進行分析發現，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使用情況、時間、溫度及風向等影響。相關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，提升環境質量，實現綠色發展。