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化学演化视角下的环境新污染物 精选

已有 3559 次阅读 2023-7-25 21:39 |系统分类:科研笔记

在传统的污染物如二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等得到一定程度的控制之后,一些新型的污染物开始引起人们的关注。这些新型污染物有些是由于人类活动产生的新的化学物质,有些是由于环境条件变化而导致的原有化学物质的转化或迁移。这些新型污染物具有难以检测、难以降解、难以预测等特点,给环境监测和治理带来了新的挑战和难题。本文将从化学演化的角度,对一些典型的新型污染物进行分析和讨论,探讨它们的来源、形成机制、危害效应以及治理对策,以期提供一些新的科学依据或参考意见。

臭氧

臭氧是一种由三个氧原子组成的分子,既是大气层中的重要组成部分,也是近地表空气中的主要污染物之一。在平流层,臭氧能够吸收太阳紫外线,保护地球免受其伤害;在对流层,臭氧则是一种强氧化剂,能够与人体呼吸道和眼睛接触,引起刺激、炎症、过敏等不良反应,还能够抑制植物的生长和光合作用,降低农作物的产量。

对流层臭氧主要来源于两种途径:一是从平流层向下输送,二是由于光化学反应而生成。前者受到大气环流和季节变化的影响,通常在高纬度地区和冬季较为明显;后者则主要发生在城市和工业区域,在夏季和白天较为显著。光化学反应指的是在太阳光照射下,挥发性有机化合物(VOCs)和氮氧化物(NOx)发生复杂的链式反应,最终生成臭氧。VOCs主要来自于交通运输、工业生产、生活排放等人为源,也有部分来自于植物排放等自然源;NOx主要来自于燃料燃烧过程中产生。

治理对流层臭氧污染需要从减少VOCs和NOx排放入手,采取多种技术措施和管理措施。例如,改善燃料质量和使用效率,提高汽车尾气排放标准和监测能力,加强工业废气治理和回收利用,推广低VOCs含量的涂料和清洁剂,控制生物质燃烧和垃圾焚烧等。此外,还需要加强对流层臭氧的监测和预警,提高公众的环境意识和防护能力,减少户外活动和暴露时间,保护好自己的健康。

二次有机气溶胶

二次有机气溶胶(SOA)是指由于大气中的VOCs在光化学反应或其他化学反应过程中生成的低挥发性或不挥发性的有机化合物,进而形成的固态或液态的微小颗粒。SOA是大气中的重要组成部分,对大气能量平衡、云和降水、气候变化、人体健康等都有重要影响。SOA的形成机制非常复杂,涉及多种反应途径、多种前体物质、多种环境因素,目前尚不完全清楚。

SOA的主要来源是VOCs,其中包括人为源和自然源。人为源主要是交通运输、工业生产、生活排放等产生的芳香烃、烷烃、醇、酮、酯等;自然源主要是植物排放的异戊二烯、单萜烯、倍半萜烯等。这些VOCs在大气中与OH自由基、O3、NO3自由基等发生反应,生成具有较高分子量和较低饱和蒸汽压的有机化合物,如酸、醛、酮等,这些化合物可以通过凝结或吸附等方式形成SOA。此外,还有一些VOCs可以通过异相反应或多相反应生成SOA,如异戊二烯可以在硫酸盐或硝酸盐颗粒表面发生环化反应,生成高分子量的有机化合物。

治理SOA污染需要从减少VOCs排放入手,采取与治理对流层臭氧污染类似的措施。此外,还需要加强对SOA的监测和模拟,提高对其形成机制和影响因素的认识,为制定更有效的治理策略提供科学依据。

持久性有机污染物

持久性有机污染物(POPs)是指一类具有持久性、生物累积性、毒性和远程传输性等特点的有机化合物。这些化合物在环境中难以降解或转化,可以通过食物链或大气输送等方式在生物体内积累,对人类和野生动物造成慢性毒性或急性毒性效应,如致癌、致畸、内分泌干扰等。POPs包括一些工业化学品如多氯联苯(PCBs)、六六六(HCH)、滴滴涕(DDT)等;一些农药如克百威(Endosulfan)、毒死蜱(Parathion)等;一些不完全燃烧产物如多氯联苯(PCDDs)、多氯联苯醚(PCDFs)、多环芳烃(PAHs)等。

POPs的主要来源是人类活动,包括工业生产、农业使用、废弃物处理等产生的POPs,以及不完全燃烧过程中产生的POPs。这些POPs可以通过大气、水体、土壤等介质在环境中迁移和扩散,甚至跨越国界和地域,达到极地和高山等偏远地区,对当地的生态环境和人类健康造成威胁。

治理POPs污染需要从源头控制和终端处理两方面入手,采取多种法律、技术和管理措施。例如,禁止或限制生产和使用一些已知的POPs,加强对存量和废弃物的安全处置和监督,提高燃烧效率和排放标准,减少不完全燃烧产物的生成,推广清洁生产和循环经济,加强国际合作和信息交流,落实《斯德哥尔摩公约》等相关条约和协议。此外,还需要加强对POPs的监测和评估,提高对其环境行为和毒理效应的认识,为制定更科学的风险管理措施提供依据。

药物和个人护理用品

药物和个人护理用品(PPCPs)是指一类广泛用于医疗、预防、诊断、治疗、美容等目的的化学物质,包括抗生素、激素、止痛剂、消炎药、抗抑郁药、避孕药、香水、洗发水、化妆品等。这些物质在使用过程中或使用后会进入环境中,主要通过污水排放、畜禽养殖、医疗废物处理等途径。由于这些物质具有生物活性和持久性,可能对环境中的微生物、植物、动物甚至人类造成不利影响,如抗药性、内分泌干扰、神经毒性等。

PPCPs的主要来源是人类活动,包括医疗机构、家庭居民、畜牧业等使用或排放的PPCPs。这些PPCPs可以通过污水系统或地表径流进入水体中,也可以通过土壤渗透或地下水流动进入地下水中。由于目前的污水处理厂并不能有效地去除PPCPs,因此这些物质在水环境中广泛存在,并可能通过饮用水或食物链进入人体内。

治理PPCPs污染需要从源头减少和终端去除两方面入手,采取多种技术和管理措施。例如,合理使用和处方药物,避免过量或不必要的用药,妥善处理过期或废弃的药物,不随意倒入下水道或垃圾桶;加强对畜禽养殖业的监管,限制或禁止使用抗生素等添加剂;改善污水处理工艺,采用高级氧化、吸附、生物降解等方法去除PPCPs;加强对饮用水源的保护和监测,提高水质安全标准。此外,还需要加强对PPCPs的研究和评估,提高对其环境行为和生态效应的认识,为制定更合理的风险管理措施提供依据。


新型污染物是环境保护领域的一个新的课题,需要从化学变化的角度进行深入的分析和讨论,以期为环境监测和治理提供一些科学依据和参考意见。本文仅对一些典型的新型污染物进行了简要的介绍,还有许多其他的新型污染物尚未涉及,如纳米材料、微塑料、放射性物质等,需要以后进一步的研究和探索。




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