2020-09-25 06:26:26

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苯的衍生物的总称,广义上的苯系物包括全部芳香族化合物,狭义上的特指包括BTEX在内的在人类生产生活环境中有一定分布并对人体造成危害的含苯环化合物。

由于生产及生活污染,苯系物可在人类居住和生存环境中广泛检出。并对人体的血液、神经、生殖系统具有较强危害。发达国家一般已把大气中苯系物的浓度作为大气环境常规监测的内容之一,并规定了严格的室内外空气质量标准。

概述图,美国统计的环境中苯系物各种排放来源比例

基本信息

  • 学科

    化学

  • 释义

    芳香族有机化合物

  • 来源

    汽车尾气,建筑装饰材料中有机溶剂,如油漆的添加剂等

折叠 编辑本段 历史沿革

对苯系物的研究最早可追溯到19世纪。早在1825年,英国科学家法拉第(Faraday)用蒸馏的方法从鱼油等类似物质的热裂解产品中分离得到较高纯度的苯,称其为"氢的重碳化合物",并测定了其基本物理性质和化学组成。此后又相继发现了甲苯,二甲苯等物质,并统一命名为苯系物。

苯的工业生产开始于1865,最初是从煤焦油中回收。随着其用途的扩大,产量不断上升,到1930年已经成为世界十大吨位产品之一。随着苯系物的广泛生产和应用,其对空气的污染特性和毒理学研究逐渐引起了人们的关注。1928年,Delore等人报道了首例苯接触者患急性淋巴性白血病。70年代前后空气中苯系物污染的监测和研究逐渐成为热点。1968年,William等人采样分析了美国洛杉矶城市空气中苯系物的浓度。美国环境署(EPA)在1979-1984年间监测了美国12个城市连续5年的苯系物浓度。

20世纪80年代,随着微环境空气污染问题的日益严重和人们对微环境空气品质的关注,苯系物污染的研究重点开始转移到微环境空气领域。美国EPA报道,微环境空气中鉴定出35种挥发性有机化合物,且其中最为突出的污染物为以甲苯为代表的芳香烃类化合物和脂肪烃类化合物。此后,国外许多学者对各种类型微环境空气中苯系物污染进行研究,包括浓度水平,污染特征,典型来源和人体暴露量等。最早开始研究的是居民家庭微环境空气中的苯系物污染状况,随后开始关注办公室、商场、饭店等其它类型微环境的空气质量及健康风险。

中国大陆对微环境空气中苯系物的研究起步较晚,从20世纪90年代至21世纪初才开展相应的浓度现状调查及来源初探。不过中国对于微环境空气中苯系物的污染状况研究还很不系统,且主要集中在职业暴露的研究以及分析方法和污染物浓度的简单测量。

折叠 编辑本段 组成及物化性质

苯系物,即芳香族有机化合物(Monoaromatic Hydrocarbons,简写为MACHs),为苯及衍生物的总称,是人类活动排放的常见污染物,完全意义上的苯系物绝对数量可高达千万种以上,但一般意义上的苯系物主要包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、三甲苯、苯乙烯、苯酚、苯胺、氯苯、硝基苯等,其中,由于(benzene),甲苯(toluene)、乙苯(ethylbenzene)、二甲苯(xylene)四类为其中的代表性物质,也有人简称苯系物为BTEX。

折叠 编辑本段 来源

苯系物的来源广泛,比如汽车尾气,建筑装饰材料中有机溶剂,如油漆的添加剂,日常生活中常见的胶粘剂,人造板家具等都是苯系化合物的污染来源。

不同来源苯系物的组成和特性差异也较大,并且不同排放源的苯系物排放量也各不相同。名片图片即为美国统计的环境中苯系物各种排放来源比例,可以看出,在苯系物的固定排放源中,交通工具排放的苯系物占有最大比例,使用有机溶剂产生的苯系物排放量也占有相当大的比例。

微环境的苯系物的典型来源按其来源位置分,可分为室内源和室外源。污染物以空气对流或渗透的形式进入到室内,其对室内空气中苯系物的贡献率可通过室内外浓度的比值(I/O)来评价,若I/O值小于1或接近于1,表明室外源是室内污染的主要来源,I/O值越大,则表明室外空气对污染物浓度的影响越大。像北京市不同类型室内空气中苯系物的I/O值除车站候车室外均大于1,表明这些场所室内空气中苯系物的主要污染源为室内源。

微环境的苯系物的典型来源按污染源性质和类别,可分为工业生产、汽车尾气、装修装饰材料(如油漆、板材、装饰材料等)、办公设备(如复印机、打印机、传真机、电脑等)、人为活动(如吸烟、烹饪、燃香等)等。按其产生机理,可分为挥发源(如油漆、胶私剂等)、燃烧源(如蚊香熏香、烟草烟雾等)和复合源(如烹调油烟、汽车尾气、打印机废气等)。产生机理的不同将导致苯系物产生浓度及污染特征的不同。

折叠 编辑本段 危害

折叠 环境

苯系物对区域特别是城市大气环境具有严重的负面影响。由于多数苯系物(如苯、甲苯等)具有较强的挥发性,在常温条件下很容易挥发到气体当中形成挥发性有机(volatileorganiccompounds,即VOCs)气体,会造成VOCs气体污染。比如BTEX作为工业上经常使用的有机溶剂,被广泛应用于油漆、脱脂、干洗、印刷、纺织、合成橡胶等行业。在BTEX的生产、储运和使用过程中均会由于挥发而造成大气污染。BTEX在大气中光化学反应活性较高,对大气中光氧化剂(如臭氧和过氧乙酰基硝酸酯等)和二次有机气溶胶的形成有相当作用。

在废水的污染中,苯系物废水对人类危害也很大。含苯系物的焦化废水主要来源于:煤高温裂解制煤气,冷却产生的剩余氨水废液,煤气净化过程中煤气终冷器和粗苯分离槽、精苯及其它石油化学工艺过程的排水水质成分复杂多变,且含有许多难以降解的芳香族有机物、杂环及多环化合物,处理较为困难。

折叠 人体

更重要在于,许多苯系物对生物体具有毒性,对人类健康能够产生直接危害。经研究,BTEX具有神经毒性(引起神经衰弱、头痛、失眠、眩晕、下肢疲惫等症状)和遗传毒性(破坏DNA),长期接触可以导致人体患上贫血症和白血病。世界卫生组织2002年公布,空气中苯的浓度为7、1.7、0.17μg/m,时,人一生患白血病的单位额外危险估计值分别为100×10, 10×10,1×10。有学者还提出,人体若每天8小时暴露于1-5 ppm浓度的苯中,40年后,患白血病的风险提高3倍。但对于苯的健康阙值,至今仍没有定论。

其他苯系物也是,比如,1996年世界卫生组织的国际癌症研究小组对苯乙烯进行研究后得出结论,认为苯乙烯有致癌作用。呼吸苯乙烯气体会使人产生淋巴瘤、造血系统瘤和非瘤疾病,尤其是中枢神经系统的疾病,后者具有潜伏性。流行病学调查结果提示苯乙烯可能存在严重的生殖危害,随着呼吸苯乙烯气体时问的持续和剂量的积累,危险性更大。

另外,许多苯系物具有刺激性气味,相当一部分物质例如苯乙烯能产生使人很不愉快但很难说是臭味的味道,降低了人们的生活环境质量。需要说明,化学上的恶臭(odour)是指一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损坏生活环境的气体物质。而苯系物挥发性有机气体与恶臭气体在危害与控制等方面具有许多相似之处。

除了对人类健康产生直接的影响外,许多苯系物还能够引起城市的光化学烟雾,产生二次污染对人类健康产生更大的危害。苯系物的污染范围不仅仅局限在一个城市或国家内,随着它的扩散与迁移,甚至可能引起包括大规模区域环境问题,因此苯系物的污染具有跨国性。

由于苯系物的显著环境效应及健康效应,发达国家一般已把大气中BTEX的浓度作为大气环境常规监测的内容之一,并规定了严格的室内外空气质量标准。

折叠 编辑本段 检测

测定苯系物浓度首先需采集样品,根据采样装置和材料不同,苯系物的采样方法可分为容器捕集法、固相吸附法/溶剂洗脱法、固相微萃取法、固相吸附、热脱附法和低温采样法。容器捕集法优点是不采用吸附剂,因此可避免使用吸附剂时的穿透、分解及解吸,可多次分析同一样品成分。

苯系物测定方法有气相色谱法(GC)、气相色谱/质谱联用(GC/MS)荧光分光光度法、膜导入质谱法。其中气相色谱法、气相色谱/质谱法最常用。气相色谱质谱联法具有高的分离能力和准确的定性鉴别能力,并能初步检出尚未分离的色谱峰,具有高的灵敏度和可信度,成为衡量物质检测的基本分析方法,已经被广泛应用于环境监测领域。

国际现行的空气中苯系物测定的标准分析方法有主要有以下几点。(1)ISO9487-1991采用了活性炭采样、二硫化碳解吸,气相色谱法。测定空气中的挥发性有机物。(2)美国EPA:TO-1采用Tenax GC采样、热脱附技术气相色谱质谱法。TO-2采用碳分子筛采样,气相色谱质谱法;TO-17采用固体填料吸附管采样,气相色谱质谱法;TO-14A采用了罐采样,气相色谱法测定;TO-15采用了SUMMA罐采样,气相色谱质谱法。

专家指出部分劣质手机壳在加热后会释放出有毒的苯系物和甲醛。

折叠 编辑本段 卫生标准

苯系物数量众多,对人体伤害程度不同,作用时间不同,因此标准相差相对较大,现行标准主要针对几种典型苯系物。而且这一标准也经历了多次改变,从改变上大体可以看出无论国内还是国外,对于苯系物对人体危害的重视程度在不断提高。

以苯为例,1927年美国的Winslow推荐324mg/m为苯接触的健康限值,1934年该标准降为113mg/m。美国政府职业卫生工作者协会(ACGIH)在1946年推荐苯的职业接触限值为325mg/m,1997年降为1.65mg/m。美国劳工部职业安全卫生管理局(OSHA)1971年批准32.5mg/m作为苯接触的容许接触限值,1987年将其修为3.25mg/m(8h)并使用至今。欧盟国家推荐苯接触限值应低于3.25mg/m。

中国国家卫生部于1979年9月30日颁布的《工业企业设计卫生标准》TJ36-79中《居住区大气中有害物质的最高容许浓度》规定了苯的一次最高容许浓度为2.4mg/m,二甲苯一次最高容许浓度为0.30mg/m。质量监督检验检疫局于2001年I2月发布《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB/T50325-2001),规定了民用建筑工程验收时,必须进行室内环境污染浓度检验,民用建筑工程室内环境苯的浓度限量为0.09mg/m。2002年11月19日,国家质量监督检验检疫总局、国家环保总局和卫生部制定的中国第一部综合性的《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002),规定了苯的1h均值为0. 11 mg/m,甲苯和二甲苯分别为0.20 mg/m。

中国现行《工作场所有害因素职业接触限值 第1部分:化学有害因素》GBZ2.1-2007中规定生产环境空气中苯、甲苯、乙苯和二甲苯的时间加权平均容许浓度(PC-TWA)限值分别是6mg/m、50mg/m、100mg/m、50mg/m,短时间接触容许浓度(PC-STEL)限值分别是:10mg/m、100mg/m、150mg/m、100mg/m。

折叠 编辑本段 控制技术

苯系物的控制技术种类较多,从控制的目的进行划分,可以分为分解技术和回收技术两大类。其中,回收技术主要以物理控制技术为主,具体包括吸附法、冷凝浓缩法和膜分离法等。而分解技术从性质上又可以分为物化控制技术和生物控制技术。

在选择具体的处理工艺和方法时,应该考虑的因素包括:污染源特性(苯系物种类,污染物浓度,排放温度),目标污染物的回收潜力,处理目标,不同技术的处理效果、投资和运行成本、占地大小等。

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