PCB性质与处理处置方法

林云青1.2,姚彤彤2,王国华,3

2 青岛市环境保护科学研究院，青岛·266000;

3 潍坊市环境科学研究设计院有限公司，潍坊·261000)

一．引言

多氯联苯（Polychlorinated Biphenyls，即PCBs）是联苯分子在不同程度上由氯原子取代后生成的有机化合物的总称，共有209种同系物。由于其良好的阻燃性、低电导率、抗热解能力和化学稳定性，被广泛用于电容器和变压器的绝缘油、油墨绝缘油、燃料分散剂以及农药延效剂等。多氯联苯在工业上的广泛应用，已造成全球性环境污染问题。作为一类性质稳定、具有急慢性毒性的有机污染物，多氯联苯无论是进入水体还是进入空气中，都将对环境及人类造成很大的伤害。而环境中的PCBs由于受气候、生物、水文地质等因素的影响，在不同的环境介质间发生一系列的迁移转化。由于它们的疏水性，PCBs非常容易被土壤、沉淀物和淤泥中的有机物质所吸收。

二．PCBs的性质

1．持久性和长期残留性

PCBs对于自然条件下的生物代谢,光降解,化学分解等具有很强的抵抗能力, 一旦排放到环境中,它们难被分解,因此可以在水体、土壤和底泥等介质中滞留数年甚至数十年或更长的时间。PCBs结构中所含的氯原子,使其具有低水溶性,高脂溶性的特征,因而能够在脂肪组织中发生生物蓄积,从而使PCBS从周围媒介物质富集到生物体内,并通过食物链的生物放大作用达到中毒的浓度。

2．半挥发性

PCBs能够从水体或土壤中以蒸汽形式进入大气环境或者吸附在大气颗粒物上,在大气环境中远距离迁移,同时这一适度的挥发又使得它们不会永久停留在大气中,而能重新沉降到地球上,而且这种过程可以反复多次地发生,正是由于这种性质,PCBs成为一种世界广泛分布的环境污染物,从大气到海洋,从湖泊江河到内陆池塘,从苔鲜、谷物等植物到鱼类飞鸟等动物,甚至人奶、血液中无处不在, 含量从几个即ppt 到几百个ppm不等。

三．PCB的处理处置方法

1. PCB的物理处理方法

（1）封存、填埋法

封存法包括集中山洞封存、地下封存和厂区暂存。对于新退出使用的含PCBs的装置必须用焚烧装置，确有困难的进行暂时性封存，封存年限不超过三年；集中封存时，对PCBs装置封存期限不得超过20年。由于封存点的环境风险逐年增加，此方法不能从根本上解决污染问题。

填埋法有安全填埋、“受控”填埋、现场填埋和隔离法。此法只适用处置含有少量PCBs的废物或不会泄露的固体废物。对于轻污染土壤可直接在污染地建填埋场进行填埋，受污染土壤也可以不挖出；比较严重者，必须挖出处理，有时要对污染土壤进行一定的化学处理，使PCBs和土壤颗粒固化后再进行填埋。此法同样存在环境风险。

（2）物理吸附法

物理吸附法主要是利用吸附材料活性炭和活性纤维吸附含有PCBs的水溶液，从而达到去除PCBs的目的。吸附材料有巨大的比表面积，特有的微孔结构和多吸附功能，能通过多种吸附方法除水中有机物。但是，由于PCBs还是存在于吸附材料中，所以该方法只是起到了转移污染物的作用，后续还是要结合其他修复方法才能彻底清除PCBs。吸附法仅适于浓度低、量少的废水。

2. PCB的化学处理方法

（1）蒸馏-过氧化法

氧化技术在处理水中有机污染物方面应用较广，但在处理污染淤泥和河流、湖泊沉积物时，受固体粒子的掩蔽作用、基体效应、试剂扩散问题的限制，此法比较落后。该方法的氧化作用主要是通过芬托试剂和过氧化氢的氢基进行电化学反应来进行的。此法的优点是，对有机污染物先进行蒸馏，不仅择优萃取出有机污染物，还能萃取出部分无机矿物和盐类，使污染体的纯净度及透明度增强，然后再实施氧化阶段，效果比较好。

H2O2和Fe2+反应生成的羟基自由基（·OH）是Fenton试剂具有很强的氧化能力的主要原因，羟基自由基（·OH）同时还可以引发产生其他更多的自由基，以此来更好的氧化去除有机物。Fenton试剂的氧化过程是链式反应，以羟基自由基（·OH）的产生为链的起点，其他自由基以及反应中间产物构成了链的节点，自由基通过与其他物质的反应或互相作用而被消耗，反应链终止。主要反应式如下：

(1)

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从上面的方程可以看出，Fe2+和H2O2反应生成羟基自由基（·OH），反应迅速进行，当有Fe3+存在的时候，Fe3+和H2O2反应生成Fe2+，这又促使反应迅速的进行，继续产生羟基自由基（·OH）。之后羟基自由基（·OH）将有机污染物一步一步氧化，最终有机污染物被氧化为CO2和H2O，达到将污染物质降解去除的目的。同时，由于中间过程生成Fe3+，在一定的pH条件下可以生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有一定的凝聚和吸附功能，可以去除水中的一些悬浮物质。Fenton试剂的氧化是一个很复杂的过程，整个过程可以认为是在Fe

2+的激发催化下使整个体系不断的产生羟基自由基，直至H2O2耗尽为止。

（2）氢化法

此法最开始以钯作催化剂，甲酸铵为给予体，低温、常压下使PCBs脱氯生成联苯，脱氯效率达98～100%。后来，有人在Pd/C催化剂中加入三乙胺，即在Pd/C-Et3N系统下，催化活性会大大加强，PCBs脱氯在常温常压下可发生，在15min内完全脱氯，无有毒副产物。若无三乙胺，经过1h几乎不发生脱氯，24h后仅有60%发生。此法安全可靠，简单易操作，产物单一，成本低，所有试剂和溶剂可二次利用，适用于工业降解PCBs。

3. PCB的生物处理方法

在对多氯联苯利用物理、化学方法进行处理的同时,人们还在用生物技术处理多氯联苯方面做了很多研究工作。研究表明生物法是一个有潜力的方法,但只能降解低浓度的废物且速度较慢,各种各样的生物处理技术都有其优缺点。截止目前,还没有一种非常成熟的生物技术可用于多氯联苯的实际应用处理。生物降解处理法具体分为:

（1）好氧生物降解

一般来讲,当多氯联苯分子上联结的氯原子数目不多于4 时(例如: 氯化三联苯1221、1232、1016、1242等) ,奸氧微生物对其降解是比较有效的。日前的研究还表明,有一些好氧微生物对联结氯原子数目为4、5、6的多氯联苯分子也都表现出了比较好的降解能力。但好氧生物降解法的缺陷在于它不能够处理高度氯化和高毒性的多氯联苯分子。

（2）厌氧生物降解/ 还原脱氯

好氧生物通过破坏多氯联苯分子的环状结构从而使其得以降解。厌氧生物降解则是通过消除多氯联苯分子上联结的氯原子,从而使多氯联苯分子的氯化程度降低,从而达到降低多氯联苯化合物毒性并使其变的易于为好氧生物降解。厌氧生物降解法适宜于处理高度氯化和高毒性的多氯联苯分子。

4、结论

对PCBs这种持久性污染物，是近几年来国内外的研究重点。处置方法上，目前还没有比较完美的方法，各种方法都有利弊。

（1）封存、填埋是一种暂时、延缓性的策略，环境风险较大。填埋场的设计、施工技术、检测技术、防渗材料的性能还有待于发展。目前全国范围内的PCBs封存数量及地点等情况不清楚，详细查明废弃、封存的含PCBs的电力设备并进行完善的管理将是我们面临的重要课题。

(2)焚烧法能快捷有效地销毁高浓度PCBs。但要求条件苛刻、成本高、易造成二次污染。因此，开发新型的焚烧装置和配套的尾气治理设备，寻找替代技术是今后我们的研究重点。