持久、迁移性有机污染物的水污染现状、分析检测方法和去除技术
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w 但在分析监测和去除技术等方面的研究仍属于起步 w 阶 段 ; 此 外 , 饮 用 水 及 自 然 水 环 境 中 众 多 未 知
PMOC 是一类具有水相持久性和迁移性的有机 污染物的总称[8]。这其中, 在环境中表现出毒性效应 的 PMOC 被称为持久性、迁移性毒性有机污染物 (persistent, mobile and toxic contaminants, PMT)[9]。 从水循环的角度考虑, 环境中的 PMOC 主要源自生 活污水和工业废水的排放, 随后在纳污水体中随着 水流作用进行迁移转化, 主要表现为 PMOC 可随着 地表水的流动迁移, 或随着地表水与地下水之间的 补给作用进入地下水含水层 (图 1)。由于 PMOC 具 有高极性与持久性等特点, 在水循环过程中难以被 化学或者生物过程消减, 且难通过传统的土壤有机 物或活性炭等颗粒物吸附去除[9], 因此很可能“穿透” 土壤及饮用水处理过程等天然和人工屏障, 并在地下 水和饮用水中富集, 进而对生态环境和人类健康造成 未知的风险[7] (图 1)。目前我国地表水和地下水中已知 广泛存在且分析处理方法比较完善的 PMOC 主要有: 三氯乙烯[10]、四氯乙烯[11]、甲基叔丁基醚[12]等中低 极性有机污染物和安赛蜜[13]、三聚氰胺[14]、全氟烷 基酸[15]、磺胺酸[16]等高极性有机污染物。
w still lacks efficient tools for identifying PMOCs; therefore, most PMOCs in aquatic environments remain unknown.
In this review, we will define PMOCs and demonstrate standards and procedures for screening these compounds.
持 久 、 可 迁 移 有 机 污 染 物 (persistent and mobile organic contaminants, PMOC)更容易通过水循环进
w 入自然水体, 在水环境中持续富集, 进而影响饮用
水水质。因此, 这一类污染物正受到各国学者的持 续关注。尽管 PMOC 污染的研究报道受到持续关注,
h (英文简称 REACH) 法规, 并在随后的评估中不断更
新化学品的信息, 以对这一类型的单体进行监管[6]。
c 我国生态环境部也在 2010 年发布了《新化学物质环 o 境管理办法》, 对我国境内生产、销售和使用的各
类化学品进行管控。
e 众所周知, 大多数 PBT 为非极性, 水溶性较差 .g 的物质, 因此容易通过吸附过程去除。与 PBT 相比,
ic 作[4]。目前, 水体的化学品污染及其造成的水质性缺
水问题已成为当今水资源管理的一个挑战[5], 为了 遏制化学品的滥用, 许多国家建立了相应的化学品
im 管理法规, 以降低此类化学品的使用可能带来的负
面效应。欧洲化学品管理署(ECHA)在 2006 年签署 了化学品管控的《化学品注册、评估、授权与限制》
.g 4. Solid Waste and Chemicals Management Center, Ministry of Ecology and Environment of the People’s Republic of China, Beijing 100029, China
Abstract: Persistent and mobile organic contaminants (PMOC) are highly polar organic chemicals, which are
在 Kalberlah et al.[18]提出的 PMOC 评价标准的
学等多学科交叉的前沿领域。本次研究拟对 PMOC 基础上, Berger et al.[19]对 167 种《REACH》法规注
的特性、分析方法以及去除工艺进行综述, 同时介 册的物质在水生环境中的持久性、迁移性和毒性进
绍欧洲相关新近研究成果, 并对我国相关研究进行 行了筛查, 并对 PMOC 的判定标准进行了如下归纳。
summarize recent research advances, focusing on analytical approaches and treatment techniques for PMOCs.
Finally, future directions for PMOC research in China will be briefly discussed. We believe that our work will
新中心, 广东 广州 510640; 3. 中国科学院大学, 北京 100049; 4. 生态环境部固体废物与化学品管理技术中心, 北京
n 100029)
.c 摘 要: 持久、迁移性有机污染物(PMOC)具有高极性、化学性质稳定的特点, 故难被土壤以及沉积物吸附。
该类化学物质的环境释放可导致其在地下水以及饮用水中富集。目前, 由于缺乏有效的分析技术手段, 水体
被检出。为此, 自 20 世纪 60 年代开始, 研究人员开
.c 始关注多氯联苯[1]、有机氯农药[2]等具有环境持久
(半衰期长达数年)、生物蓄积性毒害有机污染物
a (persistent, bioaccumulative and toxic contaminants,
PBT)[3], 并最终推动了相关化学品的全球性监管工
w Recent regulations on such chemicals will also be introduced. Additionally, differences in surface and groundwater
Байду номын сангаас
contamination by perfluoroalkyl acids between China and Europe are compared and discussed. Furthermore, we
中大量未知的 PMOC 仍待进一步分析和识别。本次研究将从定义、特性和判别标准等方面系统介绍该类污染
a 物, 同时, 对欧洲国家的 PMOC 管控现状和政策法规进行总结和归纳。此外, 以全氟烷基酸为例, 对比、讨
ic 论了我国和欧洲地表水和地下水中 PMOC 的污染现状, 并针对不同种类的 PMOC 详细介绍了相关的分析方
1. State Key Laboratory of Organic Geochemistry, Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640,
e China;
2. CAS Center for Excellence in Deep Earth Science, Guangzhou 510640, China; 3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
Geochimica ▌ Vol. 50 ▌ No. 3 ▌ pp. 305–316 ▌ May, 2021
w chemically persistent and marginally sorptive to soil and sediments. Environmental release of these contaminants
lead to the accumulation of such compounds in drinking water and groundwater systems. Environmental monitoring
0引言
前瞻, 以期为后续的 PMOC 污染控制提供前沿性的 基础资料。
伴随石油、化工业的高速发展, 人工合成的化 1 PMOC 的定义以及来源
学品已广泛应用于人类的生产生活, 其种类与产量
也随之飞速增长。一方面, 化学品给我们的生活带 来了便利, 但与此同时, 越来越多的化学物质进入
n 环境, 成为有机污染物, 并持续在各类环境介质中
PMOC 的检测和鉴别工作还不成熟, 该类污染物的 优控高危化学品名录进行管控[17]。
水环境与人体健康风险评估仍是棘手难题[7]。研究
PMOC 有助于增强对该类化学品的管控, 以及对其 2 PMOC 的特性及判定基准
排放导致的环境效应的深入认识, 故成为水科学研
究的新近热点之一, 同时也是分析化学、生态毒理
法和水处理技术。最后, 对 PMOC 的未来研究趋势进行前瞻, 以期为我国化学品风险管理以及饮用水资源保
护提供参考依据。
关键词: 持久、迁移性有机污染物; 高极性; 饮用水; 地下水; 污染现状
im 中图分类号: P593; X142
文献标识码: A
DOI: 10.19700/j.0379-1726.2021.03.008
Geochimica ▌ Vol. 50 ▌ No. 3 ▌ pp. 305–316 ▌ May, 2021
306
2021 年
Key words: persistent and mobile organic contaminants (PMOC); high polarity; drinking water; groundwater; pollution status
provide valuable information for chemical regulations as well as protection for drinking water resources.
收稿日期(Received): 2019-07-10; 改回日期(Revised): 2019-09-26; 接受日期(Accepted): 2019-11-18 基金项目: 国家重点基础研究发展计划重点专项(2019YFC1805500); 广东省自然科学基金(2019A1515011035) 作者简介: 刘艺(1994–), 女, 硕士研究生, 环境科学专业。E-mail: liuyi@ * 通讯作者(Corresponding author): JIN Biao, E-mail: jinbiao@; Tel: +86-20-83274209
第 50 卷 第 3 期 2021 年 5 月
GEOCHIMICA
Vol.50, No.3, 305–316 May, 2021
持久、迁移性有机污染物的水污染现状、 分析检测方法和去除技术
刘 艺 1,2,3, 于 洋 4, 金 彪 1,2,3*, 张霁云 1,2,3,
1,2
1,2
陈文文 , 张 干 (1. 中国科学院 广州地球化学研究所 有机地球化学国家重点实验室, 广东 广州 510640; 2.中国科学院深地科学卓越创
文章编号: 0379-1726(2021)03-0305-12
h Persistent and mobile organic contaminants: Water pollution, c analytical approaches and removal techniques
o LIU Yi1,2,3, YU Yang4, JIN Biao1,2,3*, ZHANG Ji-yun1,2,3, CHEN Wen-wen1,2 and ZHANG Gan1,2
如图 2 所示, PMT 与 PBT[3]并没有明确的界限, 全 氟辛基羧酸和全氟辛基磺酸等有机污染物既可以在水 环境中进行生物富集, 通过水产品被人体摄入, 又符 合迁移性的标准, 因此既属于 PBT, 又属于 PMT。但 是, PBT 主要通过食物链的生物累积效应来扩散和传 递毒性, 而 PMT 主要强调的是水相高持久性和迁移性, 及其对饮用水水质的影响。近期, 德国联邦环保部率 先开始筛查欧盟《REACH》注册的化学药品中 PMOC 或 PMT 类物质, 并提请《REACH》将这类物质纳入
PMOC 是一类具有水相持久性和迁移性的有机 污染物的总称[8]。这其中, 在环境中表现出毒性效应 的 PMOC 被称为持久性、迁移性毒性有机污染物 (persistent, mobile and toxic contaminants, PMT)[9]。 从水循环的角度考虑, 环境中的 PMOC 主要源自生 活污水和工业废水的排放, 随后在纳污水体中随着 水流作用进行迁移转化, 主要表现为 PMOC 可随着 地表水的流动迁移, 或随着地表水与地下水之间的 补给作用进入地下水含水层 (图 1)。由于 PMOC 具 有高极性与持久性等特点, 在水循环过程中难以被 化学或者生物过程消减, 且难通过传统的土壤有机 物或活性炭等颗粒物吸附去除[9], 因此很可能“穿透” 土壤及饮用水处理过程等天然和人工屏障, 并在地下 水和饮用水中富集, 进而对生态环境和人类健康造成 未知的风险[7] (图 1)。目前我国地表水和地下水中已知 广泛存在且分析处理方法比较完善的 PMOC 主要有: 三氯乙烯[10]、四氯乙烯[11]、甲基叔丁基醚[12]等中低 极性有机污染物和安赛蜜[13]、三聚氰胺[14]、全氟烷 基酸[15]、磺胺酸[16]等高极性有机污染物。
w still lacks efficient tools for identifying PMOCs; therefore, most PMOCs in aquatic environments remain unknown.
In this review, we will define PMOCs and demonstrate standards and procedures for screening these compounds.
持 久 、 可 迁 移 有 机 污 染 物 (persistent and mobile organic contaminants, PMOC)更容易通过水循环进
w 入自然水体, 在水环境中持续富集, 进而影响饮用
水水质。因此, 这一类污染物正受到各国学者的持 续关注。尽管 PMOC 污染的研究报道受到持续关注,
h (英文简称 REACH) 法规, 并在随后的评估中不断更
新化学品的信息, 以对这一类型的单体进行监管[6]。
c 我国生态环境部也在 2010 年发布了《新化学物质环 o 境管理办法》, 对我国境内生产、销售和使用的各
类化学品进行管控。
e 众所周知, 大多数 PBT 为非极性, 水溶性较差 .g 的物质, 因此容易通过吸附过程去除。与 PBT 相比,
ic 作[4]。目前, 水体的化学品污染及其造成的水质性缺
水问题已成为当今水资源管理的一个挑战[5], 为了 遏制化学品的滥用, 许多国家建立了相应的化学品
im 管理法规, 以降低此类化学品的使用可能带来的负
面效应。欧洲化学品管理署(ECHA)在 2006 年签署 了化学品管控的《化学品注册、评估、授权与限制》
.g 4. Solid Waste and Chemicals Management Center, Ministry of Ecology and Environment of the People’s Republic of China, Beijing 100029, China
Abstract: Persistent and mobile organic contaminants (PMOC) are highly polar organic chemicals, which are
在 Kalberlah et al.[18]提出的 PMOC 评价标准的
学等多学科交叉的前沿领域。本次研究拟对 PMOC 基础上, Berger et al.[19]对 167 种《REACH》法规注
的特性、分析方法以及去除工艺进行综述, 同时介 册的物质在水生环境中的持久性、迁移性和毒性进
绍欧洲相关新近研究成果, 并对我国相关研究进行 行了筛查, 并对 PMOC 的判定标准进行了如下归纳。
summarize recent research advances, focusing on analytical approaches and treatment techniques for PMOCs.
Finally, future directions for PMOC research in China will be briefly discussed. We believe that our work will
新中心, 广东 广州 510640; 3. 中国科学院大学, 北京 100049; 4. 生态环境部固体废物与化学品管理技术中心, 北京
n 100029)
.c 摘 要: 持久、迁移性有机污染物(PMOC)具有高极性、化学性质稳定的特点, 故难被土壤以及沉积物吸附。
该类化学物质的环境释放可导致其在地下水以及饮用水中富集。目前, 由于缺乏有效的分析技术手段, 水体
被检出。为此, 自 20 世纪 60 年代开始, 研究人员开
.c 始关注多氯联苯[1]、有机氯农药[2]等具有环境持久
(半衰期长达数年)、生物蓄积性毒害有机污染物
a (persistent, bioaccumulative and toxic contaminants,
PBT)[3], 并最终推动了相关化学品的全球性监管工
w Recent regulations on such chemicals will also be introduced. Additionally, differences in surface and groundwater
Байду номын сангаас
contamination by perfluoroalkyl acids between China and Europe are compared and discussed. Furthermore, we
中大量未知的 PMOC 仍待进一步分析和识别。本次研究将从定义、特性和判别标准等方面系统介绍该类污染
a 物, 同时, 对欧洲国家的 PMOC 管控现状和政策法规进行总结和归纳。此外, 以全氟烷基酸为例, 对比、讨
ic 论了我国和欧洲地表水和地下水中 PMOC 的污染现状, 并针对不同种类的 PMOC 详细介绍了相关的分析方
1. State Key Laboratory of Organic Geochemistry, Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640,
e China;
2. CAS Center for Excellence in Deep Earth Science, Guangzhou 510640, China; 3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
Geochimica ▌ Vol. 50 ▌ No. 3 ▌ pp. 305–316 ▌ May, 2021
w chemically persistent and marginally sorptive to soil and sediments. Environmental release of these contaminants
lead to the accumulation of such compounds in drinking water and groundwater systems. Environmental monitoring
0引言
前瞻, 以期为后续的 PMOC 污染控制提供前沿性的 基础资料。
伴随石油、化工业的高速发展, 人工合成的化 1 PMOC 的定义以及来源
学品已广泛应用于人类的生产生活, 其种类与产量
也随之飞速增长。一方面, 化学品给我们的生活带 来了便利, 但与此同时, 越来越多的化学物质进入
n 环境, 成为有机污染物, 并持续在各类环境介质中
PMOC 的检测和鉴别工作还不成熟, 该类污染物的 优控高危化学品名录进行管控[17]。
水环境与人体健康风险评估仍是棘手难题[7]。研究
PMOC 有助于增强对该类化学品的管控, 以及对其 2 PMOC 的特性及判定基准
排放导致的环境效应的深入认识, 故成为水科学研
究的新近热点之一, 同时也是分析化学、生态毒理
法和水处理技术。最后, 对 PMOC 的未来研究趋势进行前瞻, 以期为我国化学品风险管理以及饮用水资源保
护提供参考依据。
关键词: 持久、迁移性有机污染物; 高极性; 饮用水; 地下水; 污染现状
im 中图分类号: P593; X142
文献标识码: A
DOI: 10.19700/j.0379-1726.2021.03.008
Geochimica ▌ Vol. 50 ▌ No. 3 ▌ pp. 305–316 ▌ May, 2021
306
2021 年
Key words: persistent and mobile organic contaminants (PMOC); high polarity; drinking water; groundwater; pollution status
provide valuable information for chemical regulations as well as protection for drinking water resources.
收稿日期(Received): 2019-07-10; 改回日期(Revised): 2019-09-26; 接受日期(Accepted): 2019-11-18 基金项目: 国家重点基础研究发展计划重点专项(2019YFC1805500); 广东省自然科学基金(2019A1515011035) 作者简介: 刘艺(1994–), 女, 硕士研究生, 环境科学专业。E-mail: liuyi@ * 通讯作者(Corresponding author): JIN Biao, E-mail: jinbiao@; Tel: +86-20-83274209
第 50 卷 第 3 期 2021 年 5 月
GEOCHIMICA
Vol.50, No.3, 305–316 May, 2021
持久、迁移性有机污染物的水污染现状、 分析检测方法和去除技术
刘 艺 1,2,3, 于 洋 4, 金 彪 1,2,3*, 张霁云 1,2,3,
1,2
1,2
陈文文 , 张 干 (1. 中国科学院 广州地球化学研究所 有机地球化学国家重点实验室, 广东 广州 510640; 2.中国科学院深地科学卓越创
文章编号: 0379-1726(2021)03-0305-12
h Persistent and mobile organic contaminants: Water pollution, c analytical approaches and removal techniques
o LIU Yi1,2,3, YU Yang4, JIN Biao1,2,3*, ZHANG Ji-yun1,2,3, CHEN Wen-wen1,2 and ZHANG Gan1,2
如图 2 所示, PMT 与 PBT[3]并没有明确的界限, 全 氟辛基羧酸和全氟辛基磺酸等有机污染物既可以在水 环境中进行生物富集, 通过水产品被人体摄入, 又符 合迁移性的标准, 因此既属于 PBT, 又属于 PMT。但 是, PBT 主要通过食物链的生物累积效应来扩散和传 递毒性, 而 PMT 主要强调的是水相高持久性和迁移性, 及其对饮用水水质的影响。近期, 德国联邦环保部率 先开始筛查欧盟《REACH》注册的化学药品中 PMOC 或 PMT 类物质, 并提请《REACH》将这类物质纳入