中国环境科学家向二恶英宣战---访国家环境分析测试中心田洪海博士

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分享： 2006/06/14 10:41:53

　　20世纪末的春夏之交极不平静，人们不仅再一次感受到战争的硝烟，而且领略了强致癌物质二恶英的恐怖。从1999年5月底开始的"二恶英"事件，不仅给比利时本国造成了近10亿欧元的损失，也在全世界范围内造成强烈影响。40多个国家和地区做出紧急反应，我国有关部门依法暂停进口和禁止销售可能污染的食品。"二恶英"这个陌生的名词一夜之间几乎家喻户晓、妇孺皆知。作为一个普通人，我们不禁会产生疑问，究竟什么是二恶英呢？这种可怕的"世纪之毒"是从哪里来的？面对二恶英的威胁，人类应该如何应对？为此，本网（以下简称"Instrument"）专程走访了国家环境分析测试中心二恶英实验室负责人田洪海博士（以下简称"田"），与田博士就一些大家关注的"二恶英"话题进行了深入、广泛的交流。

　　Instrument：田博士，您好！当今，以二恶英为代表的有机化学物质污染的全球化趋势引起了国际社会的强烈不安，成为近些年最重要的国际化环境问题之一。那么究竟什么是二恶英呢？它对人类的危害具体表现在哪些方面？
　　田：通常人们所说的二恶英，其准确的叫法应该是二恶英类，因为二恶英并不是一种物质，而是由很多种同类物组成的。"二恶英"只能说是一个简化的叫法，叫得多了，也就被大家接受了。
　　目前，我国有两个环境标准涉及到了二恶英类，一个是生活垃圾焚烧污染控制标准；一个是危险废物焚烧污染控制标准。在这两个标准中的二恶英类包括两个部分，一个是多氯二苯并对二恶英（PCDDs），另一个是多氯二苯并呋喃（PCDFs）。根据氯原子在苯环上位置的不同，PCDDs有75种异构体，PCDFs则有135种。在国外，定义就更宽一些，像WHO把12种共平面的多氯联苯（Co-PCBs）也作为二恶英来对待，因此许多欧美国家（像日本、美国）的标准中二恶英类包含三个部分。我想，这也是大势所趋，在不久的将来，我国肯定也会将这部分归入二恶英类。因为无论从结构、作用以及毒性上讲，共平面PCBs和二恶英都极为类似。
　　就二恶英的毒性而言，可以分为两种，一种是急性毒性，也就是迅速致人死亡的毒性。另一种就是最可怕的"三致"毒性---致癌、致畸、致突变。研究表明,二恶英甚至可能影响人体生殖系统和内分泌系统，导致男性雌性化问题的出现,从而危及人类的生殖繁衍。

　　Instrument：与其他有机化学污染物质相比，为什么二恶英引起人们的特别关注？
　　田：二恶英的危害首先被发现在动物身上，但它对于人类巨大的潜在威胁实在无法忽视。因为二恶英污染有几个特点：第一、没有作用域值，对于二恶英而言，不是只有达到一个确定的剂量，才会显露出它的毒性，而是只要它存在，哪怕极其微量，就有毒性。就目前条件而言，只要能检测出二恶英来，就会对人体、对生态环境产生影响，因此，它的作用是"一锤定音"的；第二、二恶英稳定性极强，而且是亲脂性的，一旦摄入生物体就很难排出，只能随生物的食物链不断传递累积，而人类就处于食物链的顶端，是污染的最后集结地；第三、二恶英对于人类的污染危害可能是跨代的，也就是说有可能在我们这一代人身上没有看出问题，但会在下一代人身上显现出来，出现问题。

　　Instrument：那么，二恶英究竟是怎么产生的呢？
　　田：二恶英最早是从含氯化工产品的副产品中发现的，像农药、除草剂、脱叶剂等，这些化工产品中常常含有很高浓度的二恶英类杂质。此后，荷兰又从垃圾焚烧的排气中检测出了二恶英。一般认为，二恶英类的来源大致有废物焚烧、化工生产、工业燃烧过程、造纸行业的氯气漂白工艺等等，可以说，二恶英类物质不是人为生产出来的，它的来源都是无意产生的，因此控制起来难度很大，每发现一个新源对人类都是一种挑战。

　　Instrument：从一些相关资料里了解到，在许多发达国家里，被民众普遍了解的二恶英是从焚烧炉开始的，您能否谈谈这方面的情况？
　　田：好的。垃圾的成分十分复杂，在经过焚烧后的废气环境中很容易形成剧毒物质二恶英。二恶英在垃圾焚烧中的产生可以是一个从头合成的过程，也就是说在合适的条件下只要有C、H、O、Cl等元素就可以开始合成。以前有一个错误观点，即只要减少焚烧对象的氯含量，就可以少产生甚至不产生二恶英。实际上，从头合成的概念是只要有氯元素存在就可以合成，像飞灰、气溶胶上如果有氯元素，同样可能生成二恶英，而这是无法避免的。特别是沿海地区，海盐里的氯离子是很丰富的，大气中也会有氯元素的存在;
　　垃圾焚烧中控制二恶英形成的一个工艺要求就是充分燃烧。充分燃烧可以显著减少二恶英的排放。充分燃烧有一个三T原则---温度、停留时间和搅动（充分混合）。所有没有燃烧完全的烟气应该在燃烧区停留充分的时间使其完全燃烧，温度要达到二恶英的破坏温度，一般要求在850℃以上，至少停留两秒。并且要有扰动，即充分混合。但是,二恶英在高温过程中被破坏去除，在降温的过程中还可能再生成，如何控制二恶英的再生成也是一个世界性的难题。因此，到目前为止，人类只能尽可能减少二恶英的排放，而无法做到零排放
　　就世界范围而言，最为典型的国家是日本，它的垃圾焚烧处理率是最高的，75%以上的垃圾是要焚烧掉的。由于国土狭小，填埋场选址困难，日本已出台了相关法律，规定其填埋场不再接收原生垃圾，填埋前必须经过减容处理，因此它的生活垃圾基本上是烧掉的。对于日本而言，80%以上的二恶英来源于垃圾焚烧。再譬如美国，垃圾虽然是以填埋为主，但经焚烧处理的量也不小，经EPA调查发现垃圾焚烧也是美国二恶英的主要来源之一。有鉴于此，所以给大家的印象就是垃圾焚烧是二恶英的主要来源了。
　　就我们国家的情况而言，国家环境分析测试中心从99年开始进行垃圾焚烧排放源的调查，经过几年监测，掌握了一些数据。调查发现，我国垃圾经焚烧处理的量还是非常小的，占垃圾处理量的3%左右，主要是以填埋为主。据我们估算通过垃圾焚烧排放到空气中的二恶英的量大概是72克毒性当量/年，比美国和日本的排放水平低的多。
　　从垃圾焚烧污染源的角度看，我国现在的水平不算是差的。因为我国垃圾焚烧起步较晚，因此避开了最早大面积推广的较为落后的焚烧炉阶段，直接进入了现代化垃圾焚烧阶段。再加上相关标准出台得也非常及时，99年两个标准出台之后，再建的焚烧炉都考虑到了如何控制二恶英的排放问题。总体上说是起步晚，但起点高。因此在正规垃圾焚烧方面，我国二恶英污染形势不是很严峻。虽然近些年，我国的垃圾焚烧发展较快，但焚烧量增加，并不意味着污染也成倍增长，因为现在上的炉子基本上都是以大规模、现代化、集成焚烧为特点的现代化焚烧炉。
　　但我们国家有一个问题，就是非法露天焚烧，尤其是在东南经济发达地区。这种情况是非常可怕的，因为露天焚烧无法达到充分燃烧的效果，很可能成为二恶英污染的元凶之一。

　　Instrument：国家环境分析中心在对二恶英检测方面正在或将要开展哪些工作呢？全国范围内有能力进行二恶英检测的环境监测站有几家？有没有建立自己的二恶英分析方法标准？
　　田：我们中心从1999年开始，通过自筹资金开展了一些前期的基础工作。说来惭愧，当时，环保部门还没有一家可以进行完整的二恶英检测的实验室，开展工作也是非常困难的。国家环保总局颁布《危险废物焚烧污染控制标准》和《生活垃圾焚烧污染控制标准》，规定了生活垃圾和危险废物焚烧的二恶英排放限值，对我们的工作有很大推动。我们建立了与之配套的实验室和监测方法，对我国现有焚烧设施的二恶英排放情况进行了系统地监测与研究，取得了一些成果。目前我们中心正在按照国际最严格的标准改造二恶英实验室。同时，国家环保总局正在规划，将全国划分为七大区，建立七个专门用于二恶英监测的实验室。
　　我们这个实验室建成之后，我想主要会就以下几个方面开展工作。一、环境二恶英采样与分析方法研究，修订以及建立方法规范，没有科学的分析方法实验室是很难正常运行的，而采用不规范的方法得到的数据，相互之间也缺乏可比性；第二、进行全国范围的环境二恶英污染现状和分布情况监测与调查，除了焚烧排放源外，还包括其他环境介质，像空气、水、土壤等；第三、培训相关技术人员，建立质量保证体系。尤其是建立质量保证体系，直接关系到实验室得出数据的有效性，这在国外是一个很重要的课题。因为检测二恶英的方法与别的方法不太一样，从采用、到处理、到最后分析，每一步都有很高的要求。特别是目前还没有一个绝对的能追溯到质量原始单位的方法来标定结果，因此只能靠每一步的质量控制、靠实验室内部的质量控制、靠实验室之间的质量控制来保证实验数据的有效性。我们不能光靠发标准品，靠参加国际比对，更重要的是平时的整个流程要有一套行之有效的管理制度，这样才能保证平时分析数据的有效性和准确性。另外，我们还将通过广泛的国内国际合作，开展学术交流活动，与高校和研究机构联合培养研究生等。
　　在分析方法标准方面，我国目前有两个行业标准：一个是由我们中心负责制定的，主要是针对焚烧排放源的二恶英检测；另一个是武汉水生所制定的，主要是针对土壤、食品、组织等带基质样品中的二恶英检测。

　　Instrument：能否请您谈谈在二恶英检测过程中的难点是什么？
　　田：坦率地讲，检测二恶英每一步都很难。像我们做的焚烧排放源的样品，从采样来讲，如果采样不规范，这一步本身真实性就已经没有了，以后再精确都毫无意义。特别是排放源的采样，要求是非常高的。譬如烟气，本身组分非常复杂，又是在固定的管道里流动，有负压、温度等诸多因素的影响。另外它还是一个变化的过程，可能流速不是均匀的，或者流场也不是均匀的，因此对于采样过程有一套非常严格的要求。
　　从二恶英的分布而言，它主要是分布在颗粒物（烟尘）上，还有一部分是蒸气状态，这两部分都要采集，但这两部分又不可能严格的分开。因为采样时间很长，整个采样过程一般在两个小时以上，前边有滤筒来过滤烟尘，后边有树脂柱来吸附气态的二恶英以及所有的有机物，采样过程中不断地抽气，因此整个采样过程中两相的分布是不断变化的，所以当采集完毕后，前边固相的部分和后边气相的部分实际上已不是原来烟囱里面实际的气固两相分布的状态了，所以分开测试就没有意义。在我们制定的分析标准里，这两个样品是被定义为一个样品，就叫烟气里的二恶英的含量。而且，对于刚刚开展二恶英检测工作的实验室，在采样过程中要加内标进行标定，看看回收率如何。但这也只是控制了采样完成之后，从样品里提取的效率，而无法控制采集到的样品能否代表真实情况。因此这一步要求是非常高的，是一个很大的难点。
　　当然，二恶英分析的难点还在于它的浓度非常低。像焚烧排放源中的二恶英含量一般为纳克级（10^-9g），空气里二恶英的含量则是皮克级（10^-12g）甚至还要低。而像其他的常规有机物，譬如VOC，一般含量也就是在微克级（10^-6g），与二恶英相比可以差出三到六个数量级。在分析过程当中，需要把那么大量的有机物干扰去掉，还要把二恶英这么微量的物质留下来，这就是最大的一个难点。目前，即使在实验室自动化程度很高的条件下，做一个二恶英样品最快也需要一周的时间。
　　由于二恶英在样品中的超低含量，使得在二恶英实验室本身的建设方面也有许多苛刻的要求。首先，要保证对实验人员是安全的；其次，不能对周围环境产生影响，尽管二恶英是一个低挥发性的物质，但毕竟实验室本身是一个高毒性实验室，其中的空气被认为是有污染的，所以不能随便排放到周围空气中；第三，因为二恶英分析是一个超痕量分析，对实验室空白背景的要求也就非常高，最好是能低于仪器检出限的水平。像我们现在建立的实验室就被分成了两个部分：一部分是高浓度区，主要是针对排放源的样品；一部分是低浓度区，是处理低浓度的环境样品，分开的原因就是怕交叉污染。
　　总而言之，二恶英类物质的采样与分析非常复杂，属于超痕量、多组分分析，对方法特异性、选择性和灵敏度的要求极高，难以利用常规分析手段进行有效的分离和定性定量，常规分析实验室和普通的低分辨质谱无法达到上述要求。
　　另外，即使是在实验器具、仪器的清洗、试剂的使用等细节方面，二恶英实验室也都有着非常严格的要求。说句玩笑的话，二恶英检测是“富人”的活动。

　　采访结束后，笔者的心情平添了几分沉重。120多年前，恩格斯在《自然辩证法》中就告诫人们：不要过分陶醉对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利，自然界都报复了我们……如今，我们不正是在为此而付出高昂的代价吗？

　　养育我们的大自然像一位宽厚、大度、仁慈的母亲，对于人类的小过错都予以了宽容，至多提出几次目的在于启发觉悟、改过自新的警告。希望我们能够就此警醒，而不要等到忍无可忍的大自然对人类进行愤怒报复的那一天。

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