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  • DDT农药的污染及修复技术

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    2018-11-16
    简介
    DDT是高残留农药,进入生物体后会长期残留,对生物体产生危害。文章通过DDT的历史发展阶段、DDT的污染、DDT控制进行了大量研究,利用植物能强化根际微生物群对有机污染物的降解作用。详细内容,请阅读文章!

    文档内容部分截取

    DDT及代谢产物是典型的持久性有机污染物(POPs),具有高毒性、难分解、易残留以及借助生物圈循环扩散的特性,对全球生态系统和人体健康的直接和潜在危害已受到高度重视【1】。DDT不仅具有致癌、致畸、致突变性,而且还具有毒性和对内分泌干扰作用【2】。尽管如此,目前仍有25个国家尤其是发展中国家还在频繁使用,比如用于杀灭蚊虫、防治传播疟疾。目前,各国环境化学家、生态学家仍在密切关注DDT对环境的影响,尤其是监测其在环境中的变化与在食物中的残留量,并不断地努力探索消除其影响的途径【3】。一、DDT的历史发展阶段1874年德国化学家OthmarZeidler首先合成了DDT,之后的65年无人问津,这是DDT的第一个历史阶段——是一个不为人知的阶段。1939——1961年是DDT的第二个历史阶段——是一个大显身手的阶段。1930——1940年,世界农林害虫日趋严重,蚊、蝇、虱等害虫猖獗,并导致疟疾、霍乱、斑疹、伤寒的多种疾病流行,对人类构成极大地威胁。1939年瑞士化学家PaulHermannMuller首先发现DDT可以作为杀虫剂使用,而且DDT符合了当时杀虫剂的许多理想指标:杀虫谱广、药效强劲持久、生产简单、价格便宜。DDT首先在卫生领域取得了成功。经过几年的有效杀虫后,DDT直接使用在人体上。1943年,意大利的平民百姓同军人一样排队将DDT喷洒到身上。到1945年,蚊、蝇、虱等明显减少,DDT的大面积喷洒防止了整个欧洲斑疹、伤寒病的流行。1948——1970年DDT控制了疟疾和脑炎病的传播,挽救了5000多万人的DDT农药的污染及修复技术2生命。此外,在防治农业害虫上DDT也获得了巨大成功,因此DDT被誉为“万能杀虫剂”而风靡全球。其产量和销量急剧增长。DDT在控制疾病流行和增加粮食产量上都获得了巨大的成功,为拯救亿万人的生命做出了不可磨灭的贡献。1962——2005是DDT的第三个历史阶段——是一个基本上被否定但却充满争议的阶段。在这个阶段里,根据争议和认识的发展又可分为4个时段:①1962—1969年,开始否定并酝酿禁用DDT;②1970—1995年,各国逐渐禁用DDT并争论DDT的毒性;③1996—2000年,肯定DDT的毒性并酝酿全球消除DDT;④2001—2005年,制定并执行《斯德哥尔摩公约》。2006年后是DDT的第四个历史阶段——是一个回光返照但却走向消亡的阶段。世界卫生组织在2006年9月15日推荐更广泛地室内滞留喷洒DDT来防治疟疾,再一次引爆了国际社会关于是否应该使用DDT的争论。2009年的斯德哥尔摩会议制定了消除DDT的计划:2017年禁止生产DDT,2020年全球禁用DDT。这似乎将会吸引更多的关注【【4】】。二、DDT的污染DDT由于具有以下理化性质:挥发性低、化学性质稳定、不易分解、残留期长、不易溶于水而易溶于脂肪和有机溶剂,可以长期存在于土壤中【5】。DDT的污染主要是通过食物链在动物体内高度浓集,使居于食物链末端的生物体内蓄积浓度比最初环境所含农药浓度高出数百万倍,对人体构成危害【6】。它的危害主要是致癌、致畸、致突变性,对生物体的毒性效应和干扰内分泌活性。由于DDT的致癌、致畸、致突变性受到争议,所以本文主要是对生物体的毒性效应和干扰内分泌活性两方面进行讨论。(一)毒性效应DDT属中等毒性,但其残留若超过一定数量,食用后也会对人体造成危害。因此,对于DDT残留的检测至关重要。DDT可以经口,皮肤进入动物机体。人若摄入DDT,轻者出现头痛、头晕、呕吐等,重则出现抽搐、癫痫、呼吸衰竭,甚至死亡。入眼导致红肿、流泪甚至失明【7】。研究表明,DDT具有中强度的急性毒性,对鱼类的急性效应最强,对两栖动DDT农药的污染及修复技术3物次之,对哺乳动物最弱,幼体忍耐性弱,成体忍耐性强,且不同种属之间的差异较大【8】。(二)干扰内分泌活性大量动物实验表明:DDT具有类雌激素作用属于环境雌激素。它能干扰下丘脑——垂体——性腺轴的功能,从而导致生殖系统的病变以及生殖功能性障碍和衰退。其成分中的雌激素活性甚至可以引起青鱼从雄性变为雌性。Guillette等研究发现,20世纪80年代以来,美国佛罗里达州的Apopka湖受到DDT严重污染,湖中小鳄鱼的数量减少到原来的10%鳄鱼卵孵率显著下降,残存的幼鳄体内激素水平严重失衡,生殖系统发育不良。另有人对大西洋鸟进行研究发现,长期暴露于DDT中的海鸟性腺变小,生育能力下降,且蛋壳变薄,性别比例失调。Mussi等研究发现,DDT可以蓄积在母鼠的乳汁中,在哺乳幼鼠时DDT随之进入幼鼠体内继续蓄积,对幼鼠产生各种毒性效应,同时在母鼠怀孕期间,DDT可以通过胎盘直接进入子鼠体内,造成新的DDT蓄积【9】。DDT同样干扰人类的生殖系统。长期暴露于DDT中,可以使人类在第一代生育能力降低,孕产第二代的存活率降低,第二代则减弱甚至丧失生育能力,并能刺激乳腺增生,使患乳腺癌的几率上升;引起生精细胞退变,生精活动降低,精子数量和质量下降【10】。研究表明:小鼠经口摄入DDT,患肝肿瘤危险性提高了数倍,其后代患肝肿瘤的危险性也有提高,但没有直接证据证明DDT对人类也有致癌作用,因此,国际癌症研究机构(LARC)将DDT列为可以致癌物【11】。三、DDT的控制目前,国家已经禁止DDT的生产和使用,只有一些含DDT成分的农药仍在使用。未来的重点:一是减少含DDT成分农药的使用;二是修复被DDT污染的环境,土壤的修复尤其重要。(一)物理化学修复污染土壤修复技术分为两大类,即原位修复技术和异位修复技术,原位修复即就地处置,针对异位修复的处理成本高,深度污染难以治理,不能处理建筑DDT农药的污染及修复技术4物下面的污染土壤,破坏原土壤结构和生态环境的问题,原位修复技术有了更大的发展空间,原位修复技术包括物理化学修复技术和生物修复技术。常见的物理化学修复技术为:原位土壤气提,空气喷射,原位加热-真空提取和原位玻璃化,由于处理费用高,在大规模应用上受到一定的限制?;а趸?还原修复技术可用修复被农药、油类、多环芳烃等污染物污染的土壤【12】?;蒲蟆?3】采用超声微波协同技术对实际DDT污染土壤进行修复,研究了水相介质、碱浓度、水投加量、电功率、反应时间对DDT去除效果的影响,研究表明这种修复技术能有效地去除污染土壤中的p,p′-DDT和p,p′-DDD,降低土壤的毒性。(二)微生物修复土壤污染的生物修复包括生物过滤器、生物通气、生物喷射、生物啜食、深层土壤混合、土壤耕作、白腐真菌处理、投菌法、植物修复和动物修复10种修复方式【14】。投菌法即直接向受到污染的土壤中接入外源污染物降解菌,同时投加微生物生长所需的营养物质,通过微生物对污染物的降解和代谢达到去除污染物的目的【15】。前人研究报道采用微生物修复具有4个优点:第一,对环境影响较小,如果合理使用,做好微生物的安全监测工作,不会带来二次污染;第二,成本较低,其处理费用约为热处理的1/3-1/4、理化处理的1/2-1/3,能获得良好的收益,对投资方有利【16】;第三,可进行原位、异位及原位-异位联合修复,其中原位修复操作简单,不破坏土壤环境,能很好地?;ど肪?第四,某些微生物生命力极强,可在极端环境条件下也能生存,另外可通过基因工程使其具有高效降解能力,并对治理特殊环境条件下的污染有利【17】。(三)植物修复土壤中DDT的生物修复技术常用的有植物修复和微生物修复,一般来说,植物修复只用于低污染水平的区域,植物修复是一种廉价、有效、颇有发展潜力的生物修复技术,它是一项绿色、环境友好和廉价的污染治理技术,譬如超积累植物不仅能够吸收不同的重金属元素,同时还能降解环境中的有机污染物【18】。与微生物修复相比,植物修复更适用于现场修复且操作简单,它适用于大面积、DDT农药的污染及修复技术5低浓度的污染位点,成本仅为常规技术的1/5【19】。在污染土壤上栽种对污染物吸收力高、耐受性强的植物,利用植物的生长吸收以及根区的微生物特殊修复作用,从土壤中去除污染物。植物修复有机污染土壤的机理主要体现在4个方面:(1)植物直接吸收并在植物组织中积累非植物毒性的代谢物;(2)植物根部释放酶到土壤中,促进土壤的生物化学反应,有利于污染物降解;(3)根际-微生物的联合代谢作用,利用植物能强化根际微生物群对有机污染物的降解作用;(4)植物对污染物的固定和挥发【20】。
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