環境荷爾蒙對環境和人體的危害及其控制措施

紀榮平 呂錫武
（東南大學環境工程系 南京 210096）

　　摘要：環境荷爾蒙是對環境和人體健康危害很大的一類化學物質。本文介紹了日常接觸到的環境荷爾蒙物質的來源、種類、危害，分析了現有污水處理工藝對環境荷爾蒙的去除效果，提出了相應的預防及控制措施。
　　關鍵詞：環境荷爾蒙 有害化學物質 優先污染物 控制措施

Harm of environmental hormone to environment and human health & controlling measures

Ji Rongping Lu Xiwu
（Department of Environmental Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China）

Abstract: Environmental hormones are a kind of harmful chemicals to environment and human health. This paper reviews the sources, varieties and harms of constantly contacted EH, analyses the removal effect of present wastewater treatment processes and also presents the measures of prevention and controlment.

Key words: environmental hormone; harmful chemicals; priority pollutants; controlling measures

1 概述

　　據最近的研究表明，一些由于人類活動而釋放到環境中的化學物質，包括許多人工合成的化學物質，影響和擾亂生物體內固有的內分泌系統，導致內分泌障礙，因此將這類環境中干擾內分泌功能的物質或能引起類似于激素作用的化學物質統稱為環境荷爾蒙（Environmental hormone），亦稱環境激素、環境內分泌干擾物。它們雖然與一些對人類和動物危害極大的劇毒物質和致癌物質不同，但對人類和動物的危害程度絕不亞于前兩者，都屬于危害很大的有害化學物質。這類物質具有類似雌性激素的作用，若進入生物體內，將危害其正常的激素分泌，導致生物體精子量減少，生殖器官出現異常，最終引起生物體生殖能力下降，所以是對全球一切生物最重要的危害物質。
　　發達國家在這方面的研究起步較早，美國于1972年頒布了清潔水法，在1977年的修正案中列出65類129種優先控制的有毒化學物質名單，1996年美國環保局（EPA）列出了60種環境荷爾蒙物質^[1]。歐共體于1975年頒布了控制排放的“黑色”和“灰色”污染物名單，德國于1980年宣布了207個污染水體的化學物質名單。日本在1998年對環境荷爾蒙物質進行了全國性的調查，公布了68種環境荷爾蒙物質。1997年世界野生動物基金會（WWF）列出了68種物質有內分泌紊亂作用^[2]，世界衛生組織（WHO）公布了必須控制的75種環境激素^[3]。而我國在這方面的研究則剛剛起步。

2 環境荷爾蒙對環境和人體的危害

　　由于環境荷爾蒙物質品種多、應用廣，在環境中穩定不易被破壞，在生態環境中通過食物鏈可被富集，因此其對生物的生長發育、生殖功能和人類的繁衍已引起人們的高度重視。
2.1 日常接觸到的環境荷爾蒙物質
　　 農藥在消滅和防治農作物病、蟲、鼠、草害的同時，給人類也帶來了環境危害。在WWF提出的68種環境荷爾蒙物質中，農藥有45種，占2/3左右。有機磷農藥中的乙基對硫磷（1605）、馬拉硫磷（4049）等，擬除蟲菊酯類農藥中的芐氯菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯（速滅殺丁）等，有機氯農藥中的滴滴涕（DDT）及其代謝產物DDE和DDD、林丹（γ-六六六）、β-六氯化苯（β-六六六）、氯丹、七氯、開蓬、狄氏劑、毒殺芬等，除草劑中的2,4,5-涕（2,4,5-T）、2,4-滴（2,4-D）、除草醚、阿特拉津等，用于土壤中殺線蟲的1,2-二溴-3-氯丙烷（DBCP）、涕滅威等都屬于環境荷爾蒙物質。
　　 在工業原料及產品的生產過程中也會接觸到這類物質，如：
　　 多氯聯苯（PCBs）：用于變壓器、電器絕緣材料、塑料和橡膠的軟化劑等。
　　 多溴聯苯（PBBs）：用于阻燃劑。
　　 烷基酚：用于表面活性劑、洗滌劑。
　　 雙酚A：用于嬰幼兒奶瓶、食品和飲料罐內防腐樹脂。
　　鄰苯二甲酸酯類： 包括鄰苯二甲酸丁芐酯（BBP）、鄰苯二甲酸二乙基酯（DEHP）、鄰苯二甲酸二正丁酯（DBP）、鄰苯二甲酸二已酯（DHP）等，用于塑料增塑劑、粘合劑、涂料、人造革材料、激光等。
　　金屬鎘：用于電鍍材料、顏料、電池、合金等。
　　金屬鉛：用于玻璃、電池、彈丸、表面材料等。
　　金屬汞：用于汞礦冶煉、溫度計、氣壓計、熒光燈、真空管、齲齒填充材料等。
　　還有一些二次污染物，它們本來在環境中并不存在，主要是由于人類的生活和生產活動排放于環境中，如焚燒工業廢棄物和城市垃圾尤其是含氯塑料時，由于不完全燃燒而產生的二惡英類物質，如多氯二苯并對二惡英（PCDD）和多氯二苯并呋喃（PCDF），其中毒性最大的為2,3,7,8-四氯二惡英（TCDD）；在石油煉制和煉焦油處理時產生苯并（α）芘；在制造有機氯化合物時的副產物得到八氯苯乙烯等。
2.2 環境荷爾蒙對環境和人體的危害
　　 在農藥及工業原料和產品生產及使用過程中，人體均會直接接觸到這類物質；同時這類物質還以煙塵、氣溶膠顆粒的形式排放到大氣中，再沉積于地表；或隨污水排放到水體；或通過傾倒垃圾和工業廢渣，形成對大氣、水源、土壤的污染，進而形成對人體的危害。來自邊遠湖泊的魚中含有一定數量的汞，格棱蘭島上雪中含有一定數量的鉛，以及北極存在的農藥、二惡英和多氯聯苯等污染物質，說明已形成全球性的化學污染。
　　 農藥可通過食物鏈在人體內形成積累，國內外大量的分析結果證明，在許多水產品、農畜產品、食品及人體內均檢出有六六六和DDT等有機氯農藥的殘留^[4]。

有機氯農藥在人體脂肪組織的積累 表1

　　多氯聯苯（PCBs）及有關化合物在水中的溶解度很低，將快速地吸附到沉淀物及微細顆粒上，同時也有強烈的生物積累作用，難于生物降解，對生物體的內分泌系統有很大的破壞作用，國際癌癥研究機構認定為很可能是人體致癌物。 鄰苯二甲酸酯類化合物都有很高的分離系數，將在水中形成沉淀物并產生生物積累，有些可引發動物肝組織病變和癌變，這類增塑劑有擾亂生物體內分泌系統的功能，對環境和人體健康有較大影響。
　　 二惡英類物質（PCDD、PCDF）非常穩定，極難分解和被微生物降解，經長期累積，通過食物鏈作用，可在魚及動物體內富集，隨食品進入人體。它是已知最毒的污染物之一，其致突變和致癌毒性比黃曲霉素高10倍，其毒性相當于氰化鉀的1000倍。表2列出了一些環境荷爾蒙對動物和人體的影響。

一些環境荷爾蒙對動物和人體的影響 表2

3 現有污水處理工藝對環境荷爾蒙的去除效果

　　迄今為止，已在世界各地的地表水體中鑒別出2000余種有機物，上海黃浦江中鑒別700多種有機物，日本的河水中檢測到雌二醇、鄰苯二甲酸酯類等7種環境荷爾蒙物質^[2]，武漢東湖也檢測到鄰苯二甲酸酯類化合物 ^[5],說明環境荷爾蒙已對人類構成潛在危害。一般這類物質在水中的濃度甚微，反映在COD、BOD、TOC等常規指標上微不足道，用這些指標不能評價其污染程度和危害，因此一些發達國家已在排放標準中對其單項濃度做出限制和規定，使傳統的水處理工藝面臨新的挑戰。
3.1 活性污泥法
　　Petrasek^[6,7]對22種半揮發性的優先污染物和重金屬采用活性污泥法進行了模擬研究，表明活性污泥法不僅可以降解普通的有機物，而且能去除一些環境荷爾蒙。

活性污泥法對環境荷爾蒙的去除效果 表3

　　活性污泥法去除有機化學毒物的機理為吸附、吹脫和生物降解作用的綜合結果，但生物降解和吹脫去除的比例不大，殘留在初沉池和剩余污泥中的污染物含量不低，因此給污泥的最終處理和綜合利用帶來了新的難題。
3.2 其它常用水處理工藝
　　Hannah等人^[8]曾應用幾種常用水處理工藝對21種有機毒物進行了研究，結果表明，生化法優于物化法和物理法。

常用水處理工藝對環境荷爾蒙的去除率 表4

　　呂錫武^[9]采用紫外—微臭氧處理飲用水中有機優先污染物，結果表明UV-microO3工藝對自來水中極難氧化的六氯苯等污染物，取得了較好的處理效果。

4 預防及控制措施

　　我國是發展中國家，環境保護和環境污染的治理任務十分繁重。1997年WHO確定了全球必須立即控制和治理以二惡英為代表的十二種具有高殘留、高生物富集、高生物毒性的物質，即POPs物質（Persistent Organic Pollutants），包括多氯聯苯、二惡英、呋喃、艾氏劑、狄氏劑、滴滴涕、異狄氏劑、氯丹、六六六、滅蟻靈、毒殺芬、七氯。2001年91個國家（包括我國）贊成通過了《POPs公約》，即《斯得哥爾摩公約》。解決環境荷爾蒙的根本對策是避免向環境中釋放這些物質，需要我們針對我國污染狀況，有針對性采取預防及控制措施，以保障人民的身體健康。
　　（1）借鑒先進國家的經驗，做好規劃，盡快制定環境荷爾蒙物質名單，確定其檢測分析方法，以便進一步開展研究工作。
　　（2）加強對環境荷爾蒙污染源的管理，建立以排放源為單位的可疑環境污染化學物質排放量登記制度。
　　（3）開發清潔生產工藝，改革現有生產工藝，在開發環境荷爾蒙污染物質替代品的同時，向工業界提出危害物質使用限制，盡量不用或少用這些污染物質，整體上控制與減少排放量。
　　（4）加強環境荷爾蒙物質在生態環境中的遷移、轉化、降解機理研究，通過生態治理，降低其對動物和人類的危害。
　　（5）加強食品安全管理，制定嚴格的食品衛生標準，特別是食品中農藥的允許殘留量，健全法規，強化市場檢測。
　　（6）加強微生物對環境荷爾蒙去除機理研究，提高現有污水處理設施對環境荷爾蒙的去除效果，最大限度地降低污染物質的濃度。
　　（7）加強飲用水安全研究，改革現有的凈化工藝，強化深度處理，同時加強生活飲用水的檢測，確保人民飲用安全健康的自來水。

參考文獻
1．Jones,Tammy,U．S．EPA ,Las Vegas, NV, Private Communication, December 12,1996
2．齊文啟等．環境荷爾蒙研究的現狀及其監測分析[J]．現代科學儀器,2000（4）：32-38
3．保毓書．環境因素與生殖健康［M］．北京：化學工業出版社，2002．245－253
4．孫鐵銜等．污染生態學［M］．北京：科學出版社，2001．73-74
5．唐非等．東湖源水與自來水中致突變性物質比較［J］．中國給水排水，2002,18（7）：5-7
6．Petrasek,A．C．,Kugelman, I．J．et al． Fate of toxic organic compounds in wastewater treatment plants [J]．JWPCF,1983, 55（10）：1286-1296
7．Petrasek,A．C．,Jr．, Kugelman,I．J． Metals removals and partitioning in conventional wastewater treatment plants[J]．JWPCF,1983,55（9）：1366-1372
8．Hannah,S．A．,Austem B．M．,et al．Comparative removal of toxic pollutants by six wastewater treatment process [J]．JWPCF,1986,58（1）：27-34
9．呂錫武,孔青春．紫外—微臭氧處理飲用水中有機優先污染物[J].中國環境科學,1997,17（4）:377-380