多環(huán)芳烴pahs在環(huán)境中的分布和修復(fù)措施講訴

1、多環(huán)芳烴（PAHs）在環(huán)境中的分布和修復(fù)措施,,2024/2/27,2,Contents,,三. 多環(huán)芳烴的結(jié)構(gòu),,五.利用微生物和植物進行修復(fù),▲,▲,2024/2/27,3,一. 多環(huán)芳烴的污染現(xiàn)狀,（1）我國土壤已普遍受PAHs污染 大部分地區(qū)PAHs土壤污染水平主要集中在中低污染水平，污染生態(tài)風(fēng)險較小PAHs在我國土壤中呈不斷積累的趨勢,（2）北京、大連、天津、上海、廈門等地土壤中PAHs的污染最嚴重，污

2、染水平屬于嚴重污染，存在不可忽視的生態(tài)風(fēng)險，要恢復(fù)其土壤多種用途具有很大困難,2024/2/27,4,（3）在同一區(qū)域內(nèi)，城區(qū)、郊區(qū)和農(nóng)村的土壤中的PAHs污染水平具有依次降低的趨勢，不同功能區(qū)之間土壤中PAHs的污染存在明顯的差異，充分說明了人類活動對區(qū)域內(nèi)PAHs的污染所帶來的影響,一. 多環(huán)芳烴的污染現(xiàn)狀,表2我國大連和廈門地區(qū)不同功能區(qū)土壤中的PAHs濃度Table 2 Concentrations of PAHs in va

3、rious sampling areas in Dalian and Xiamen,China,2024/2/27,5,一. 多環(huán)芳烴的污染現(xiàn)狀,表1我國部分地區(qū)土壤中PAHs的濃度Table 1 Comparisons of PAHs concentrations in surface soils from various soils in China,（4）由于我國南北方在氣候、能源結(jié)構(gòu)等方面的差異，使得我國南北方土壤中PAHs的

4、污染水平、分布特征和毒性特點有所不同,2024/2/27,6,二. 多環(huán)芳烴的來源和分布,天然源,2024/2/27,7,二. 多環(huán)芳烴的來源和分布,人為源石油化工廠、焦化廠、煉油廠等工業(yè)污染源,向大氣和水體排放相當數(shù)量的PAHs柴油機、汽油發(fā)動機工作時,由于燃料不完全燃燒產(chǎn)生一定量的PAHs修建公路使瀝青加熱時排放的瀝青煙氣,含有大量的PAHs露天焚燒廢舊輪胎、塑料及城市垃圾時排放的PAHs鍋爐燃燒、家庭小爐灶燃燒時排放的P

5、AHs、香煙煙霧中含有多種致癌性PAHs,用木炭燒烤肉制品時,排放的煙氣和食品中都產(chǎn)生大量的PAHs家庭裝修中,粘合木質(zhì)材料的膠中含有PAHs,2024/2/27,8,分布：已知的多環(huán)芳烴約有200多種,它們能以氣態(tài)或者顆粒態(tài)存在于大氣、水、植物、土壤中。,二. 多環(huán)芳烴的來源和分布,2024/2/27,9,通過食物鏈在動物體內(nèi)累積,嚴重危害人類健康,二. 多環(huán)芳烴的來源和分布,動植物,土壤、水,人體,,,,2024/2/27,10,

6、三. 多環(huán)芳烴的結(jié)構(gòu),2024/2/27,11,三. 多環(huán)芳烴的結(jié)構(gòu),2024/2/27,12,三. 多環(huán)芳烴的結(jié)構(gòu),苯并(a)蒽,苯并(a)芘BaP,2024/2/27,13,三. 多環(huán)芳烴的結(jié)構(gòu),戴乾圜對PAHs的致癌機理進行了較系統(tǒng)的分子軌道計算,提出了以離域能為參數(shù)的雙區(qū)理論,M區(qū)為代謝活性區(qū)域E區(qū)為親電活性區(qū)L區(qū)為脫毒區(qū)K區(qū)為雙重性能區(qū),2024/2/27,14,四. 生物體中的分布和毒性,4.1在植物體內(nèi)的分布,,4

7、.1.1 表面附著,附著量與植物的表面積大小、表面性質(zhì)污染物的性質(zhì)、狀態(tài),2024/2/27,15,四. 生物體中的分布和毒性,,4.1.2　植物通過葉面、根系吸收,氣態(tài)PAHs,葉面氣孔,葉肉,維管束,整個植物體,根,維管束,土壤中PAHs,2024/2/27,16,四. 生物體中的分布和毒性,4.1.3 在植物各器官組織的分布,,萘在七種植物體內(nèi)各器官的分配規(guī)律相似，均為根中最多，葉中其次，莖中最少?？梢悦黠@的看出萘由根吸附

8、以后通過莖傳到到葉中,2024/2/27,17,四. 生物體中的分布和毒性,,4.1.4 低濃度促進植物的生長，高濃度抑制植物生長,低濃度促進植物葉綠素的合成，高濃度抑制葉綠素的合成,在適度的萘脅迫下，植物可激發(fā)其自身的防御體系，誘導(dǎo)POD活性增大，以抵抗由于萘脅迫造成的氧自由基的增加,高污染下自由基的產(chǎn)生超過了POD的清除能力，使酶活降低,2024/2/27,18,四. 生物體中的分布和毒性,4.2.1在人體內(nèi)的分布,氣態(tài)PAH,呼

9、吸道,肺部,消化道,血液循環(huán),食物中PAH,人體各部位,肝、肺細胞微粒體混合功能氧化酶,少部分隨糞便,羥基化合物或醌類（解毒）,2024/2/27,19,四. 生物體中的分布和毒性,,食物攝入人體內(nèi)的PAH大部分可被人體吸收，經(jīng)過消化道吸收后,經(jīng)過血液很快遍布人體，人體乳腺和脂肪組織可蓄積PAH,2024/2/27,20,四. 生物體中的分布和毒性,,4.2.2人體內(nèi)的代謝,BaP,7，8-環(huán)氧化物,7，8-二氫二羥基-9，10-環(huán)氧

10、化苯并[a]芘,2024/2/27,21,四. 生物體中的分布和毒性,,4.2.3多環(huán)芳烴對人體的毒性中樞神經(jīng)血液粘膜(帶烷基側(cè)鏈的PAHs,強烈的刺激性及麻醉性）,2024/2/27,22,四. 生物體中的分布和毒性,,a.致癌性美國的卡諾等詳細分析了一系列有關(guān)肺癌流行病學(xué)調(diào)查資料,表明BaP濃度每100m3增加0.1μg時,肺癌死亡率上升5%還可以誘導(dǎo)其他多種癌癥。據(jù)流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)長期接觸PAHs的工人容易患癌

11、癥,特別是皮膚癌、白血病、膀胱癌等,2024/2/27,23,四. 生物體中的分布和毒性,,與DNA形成共價鍵結(jié)合，造成DNA損傷，如果DNA不能修復(fù)或修而不復(fù)，細胞就可能發(fā)生癌變,2024/2/27,24,四. 生物體中的分布和毒性,b.多環(huán)芳烴的光致毒效應(yīng)Bertilsson等觀察到多環(huán)芳烴和紫外光作用下,會產(chǎn)生有毒的光降解產(chǎn)物。例如:苯醌,會對微生物有毒害作用Katz等觀察到由BaP產(chǎn)生的BaP醌是一種直接致突變物,它將引起

12、人體基因的突變,同時也會引起人類紅細胞溶血及大腸桿菌的死亡,2024/2/27,25,四. 生物體中的分布和毒性,c.多環(huán)芳烴衍生物的毒性 可以和硝基、羥基、氨基等集團發(fā)生反應(yīng)生成強致癌性的多環(huán)芳烴衍生物。 如：PAHs的OH-與NO3-反應(yīng)可產(chǎn)生具有強致癌活性的直接致突變物NO2-PAHs,2024/2/27,26,四. 生物體中的分布和毒性,d.多環(huán)芳烴的其他危害改變?nèi)祟惣毎蠺和B淋巴細胞的功

13、能和損害單核細胞孕婦接觸PAHs可能導(dǎo)致胎兒的免疫功能的損害和增加新生兒和幼兒患呼吸道疾病的幾率 細胞色素P450對多環(huán)芳烴的代謝活動誘使動脈硬化,2024/2/27,27,五. 利用微生物和植物進行修復(fù),微生物降解多環(huán)芳烴一般有2種方式:一種是以多環(huán)芳烴為唯一碳源和能源;另一種是將PAHs與其他有機質(zhì)進行共代謝。,5.1微生物降解多環(huán)芳烴方式,2024/2/27,28,五. 利用微生物和植物進行修復(fù),5.2影響降解因素：

14、降解PAHs的難易程度取決于其化學(xué)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和降解酶的適應(yīng)程度影響微生物降解PAHs的因素還有溫度、鹽度、pH值、通氣狀況、營養(yǎng)鹽和PAHs濃度,2024/2/27,29,五. 利用微生物和植物進行修復(fù),a. 篩選分離高效優(yōu)勢菌種,許多細菌、真菌具有降解多環(huán)芳烴的能力,在多環(huán)芳烴高效降解菌中,研究最充分的是白腐菌Gramss等研究了不同真菌對PAHs的氧化能力,發(fā)現(xiàn)外生菌根真菌能夠利用四環(huán)的熒蒽和芘,5.3微生物修復(fù)方

15、法,2024/2/27,30,五. 利用微生物和植物進行修復(fù),b. 尋找對難降解物有促進作用的共代謝物質(zhì),利用共代謝技術(shù)c. 組建遺傳基因工程菌(GEM)d. 投加外源菌,創(chuàng)造既適合于微生物生長又有利于降解有機物的生物代謝環(huán)境,2024/2/27,31,五. 利用微生物和植物進行修復(fù),5.4植物修復(fù)機制,植物揮發(fā)植物固定植物轉(zhuǎn)化/植物降解植物提取(植物積累)植物泵取(phytopumping)根際作用,2024/2

16、/27,32,五. 利用微生物和植物進行修復(fù),有些因素影響了化學(xué)物質(zhì)在活植物體內(nèi)的吸收和分布,這些因素包括:(1)化合物的物理和化學(xué)性質(zhì)(例如:水溶性、蒸氣壓、分子量、辛醇-水分配系數(shù)Kow);(2)環(huán)境因素(例如:濕度、pH、有機質(zhì)、土壤含水量);(3)植物特性(例如:根系類型、酶的類型)。,2024/2/27,33,五. 利用微生物和植物進行修復(fù),根際作用,植物根部可能為微生物的生長提供了表面積,也可能改變土壤環(huán)境(例如:氧化

17、還原、濕度、通風(fēng)等)使之利于降解。植物也可能產(chǎn)生和釋放有潛力改變PAHs生物利用性的物質(zhì)到根際或影響微生物的種類植物也能釋放大量的酶進入土壤和水中,這些酶能降解PAHs,2024/2/27,34,五. 利用微生物和植物進行修復(fù),5.5植物修復(fù)的局限性修復(fù)地點條件的多變性(例如土壤類型和氣候),可能不適合目標植物植物修復(fù)的周期相對較長植物只能完全礦化PAHs的極少部分,大部分存在于植物或周圍土壤中,在一定條件下可能重新回到

18、環(huán)境,2024/2/27,35,總結(jié),多環(huán)芳烴(PAHs)是一類由兩個或兩個以上芳香環(huán)構(gòu)成的化合物，在自然環(huán)境中分布及其廣泛。由于多數(shù)PAHs具有致癌性、致畸性，受到廣泛的關(guān)注。微生物修復(fù)技術(shù)是去除多環(huán)芳烴污染環(huán)境的最佳方法，它不僅經(jīng)濟、安全，而且所能處理的閾值低、殘留少，其應(yīng)用前景十分廣闊。植物修復(fù)和微生物修復(fù)結(jié)合是土壤中PAHs去除的有效手段。,2024/2/27,36,部分參考文獻,姜永海，韋尚正，席北斗.PAHs在我

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