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烟气多环芳烃脱除的催化剂研制-上海交通大学环境科学与工程学院
烟气多环芳烃脱除的催化剂研制
范渊、崔进、张阅、赵君、从旭光、傅骏
1、多环芳烃的理化性质(B.V.)
多环芳烃(polyeyclic aromatic hydrocarbons,简称PAHs)主要是两个以上苯环直接连接在
一起的化合物。纯多环芳烃大都是无色或者淡黄色的结晶,具有荧光性,在光和氧的作用下
会发生分解变质[1] 。图1.1 列出了实验中要检测的17 种多环芳烃的结构图。
2. 多环芳烃的危害(C.J.)
(1)化学致癌作用
多数PAHs 均具有致癌性,在目前已知的500 种致癌性化合物种,有200 多种为PAHs
及其衍生物,强致癌性的 PAHs 有苯并苯并芘、1,12 一二甲基苯蒽、二苯并(A,H)蒽、3
一甲基胆蒽、四甲基菲、l,2 ,9,10 一四甲基蒽等。流行病学研究表明[2],PAHs 通过皮肤、
呼吸道、消化道等均可被人体吸收,有诱发皮肤癌、肺癌、直肠癌、膀胱癌等作用,而长期
呼吸含PAHs 的空气,饮用或食用含有PAHs 的水和食物,则会造成慢性中毒。有调查表明
[3]BaP( 即苯并芘)浓度每增加0.1 μg/100m3 时,肺癌死亡率上升5% 。我国云南省宣威县由于
室内燃煤,空气中BaP 污染严重,成为肺癌高发区,有些乡肺癌死亡率高达100 /l0 万以上
[4] [5]
;许多山区居民经常笼火取暖,室内终日烟雾弥漫,造成较高的鼻咽癌发生 ;职业中毒
调查表明,在3 μg/m3 3
、2 μg/m 浓度下工作5 年和20 年的工人,前者大部分诱发肺癌,后
[6] [7]
者患多种癌症 ;焦炉工人的肺癌死亡率同接触BaP 的浓度密切相关 。
(2 )光致毒作用
越来越多的研究表明[8],PAHs 的真正危险在于它们暴露于太阳光中紫外光辐射时的光
致毒效应。科学家将PAHs 的光致毒效应定义为紫外光的照射对多环芳烃毒性所具有的显著
的影响。研究表明[9],多环芳烃对原生动物、水蚤、昆虫、水生无脊椎、水生脊椎动物、植
物和哺乳动物等都有较强的光致毒作用。有实验表明[10],同时暴露于PAHs 和紫外照射下会
加速具有损伤细胞组成能力的自由基形成,破坏细胞膜损伤 DNA ,从而引起人体细胞遗传
信息发生突变。
3 、环境中PAHs 的来源(赵君)
自然界有很多自然现象会产生PAHs ,如火山爆发、森林火灾[11],微生物的生化作用和
光化学作用都会产生PAHs 。同时自然界本身存在的一些物质如石油、煤、焦油沥青、木榴
油及柏油等自身也含有多环芳烃类物质,这些PAHs 也会通过各种方式排到环境中。这些自
然现象所产生的PAHs ,由于其具有偶然性,而且其对环境的影响会受到人类活动的干扰,
因此很少有人研究这些自然现象所产生的PAHs 对环境的影响。虽然自然现象会产生一定量
的PAHs ,但是人类活动是现在环境中PAHs 的主要来源。目前PAHs 的污染源主要有以下
几种:(1)煤、石油、天然气等化学燃料的燃烧,一般每燃烧lkg 煤排放 10mg 苯并【a 】芘,
燃烧lkg 石油排放40mg 苯并【a 】芘[12] :(2)黑色冶金的焦炭生成过程,因其中有结块的反
应,而引起PAHs 生成排放;(3)一些石化产品的生成过程,PAHs 是石油冶炼过程的中间产
物和最终产物一部分;(4)城市废弃物(其中含有大量纸张、塑料等有机原料) 的焚烧过程[13] :
(5)交通业如机动车中柴油机、汽油机的使用[14] ;(6)食物烹饪和家用燃料的燃烧,这是造成
室内PAHs 污染的主要来源[15] 。虽然环境中PAHs 的来源各种各样,但是化石燃料燃烧及城
市生活垃圾焚烧等能源利用过程是其主要来源,本文也仅仅针对该来源进行排放控制研究。
4、PAHs 的研究现状(B.V. )
由于PAH 对环境和人体健康的危害,国内外对其制定了相关的排放标准。欧盟EPA 规
定大气中苯并[a]芘的日平均浓度不得超过 0.2ng/Nm3 。我国的室内空气质量标准,规定室
内苯并[a]芘的平均浓度不得超过 0.1ng/Nm3 。为了达到这些标准,国内外研究
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