環(huán)境激素與纖維強化塑料(FRP)廢棄物處理
摘要:介紹了環(huán)境激素及環(huán)境激素對人類的危害;并探討了FRP中的環(huán)境激素對環(huán)境的污染及處理FRP廢棄物的方法。
關鍵詞:環(huán)境激素;纖維強化塑料;內分泌系統(tǒng);控制排放
一、環(huán)境激素及對生物的影響
所謂環(huán)境激素是指由于人類活動而釋放到生態(tài)環(huán)境中的化學物質,稱為“外因性內分泌干擾物質”,是指影響和攪亂生物內分泌系統(tǒng),對免疫、生殖、神經系統(tǒng)造成極壞影響的有害化學物質的總稱。
1962年,美國海洋生物學家Rachel. Carson女士在著名的環(huán)保書籍《寂靜的春天》中尖銳指出DDT和六六六有嚴重污染水體、殺死害蟲天敵以及自然界大量生物的惡果。不久又有報告指出:由于大量使用DDT,食用被DDT污染食物后鷲所產的卵,其卵殼非常薄、易破,而孵化率低下,造成鷲數(shù)目下降。像這樣的報告還有幾例,見下表。
環(huán)境激素對野生生物的影響表![]() |
發(fā)生異?,F(xiàn)象是多方面的,有時是雌化,有時是雄化,有時是對神經系統(tǒng)的影響,有時是對免疫系統(tǒng)的影響,但總的機制是攪亂內分泌系統(tǒng)。
目前對環(huán)境激素的研究正在深入,有的成員研究已得到論證,有的成因還在科學 假說階段,其機制非常復雜。
1、廣義的激素,不是醫(yī)學上所定義的激素,指凡是能向生物體發(fā)出傳輸分泌信號的物質。
2、激素的干擾有各種 模式,最簡單的模式見圖1。
![]() 圖1 環(huán)境激素的作用機理 |
激素有選擇的與插口相接,是打開細胞合成蛋白質相關物質的鑰匙,來維持生物系統(tǒng)。如果這個插口與外來的化學物質結合,有時也能打開開關,命令細胞合成,或者與本身的激素結合形成集團,有阻礙合成的作用。另外,化學激素/插口與激素/插口連接體結構相似,易產生混淆,影響到遺傳基因傳達遺傳密碼。或者通過改變激素的代謝酶的增加與減少使體內的激素濃度產生變化及其他各種的干擾。
3、激素對人類的影響。大多數(shù)的激素能促成網(wǎng)絡系統(tǒng),起到控制全局的作用。
例如,精子形成需要男性激素,女性的生殖器發(fā)育機能維護需要女性激素,它們在各自的睪丸或卵巢中產生,是由腦下垂體里產生的卵胞刺激素FSH所控制的。這個FSH又是被丘腦下部產生的促進腺激素放出激素(GnRH)所控制的。因為它是腦中樞系統(tǒng)的上部構造,他的信號產生不僅影響到生殖系統(tǒng),與免疫系統(tǒng)也密切相關。
環(huán)境激素也能產生以上的影響,造成的結果是多樣而復雜的。環(huán)境激素引起社會關注的原因之一,是它將會給人類造成嚴重的危害,男性生殖能力低下就是一個重要方面。
1991年,丹麥科學家Carlson的調查報告指出在1940~1990年的50年間人類生殖能力不斷下降,精子數(shù)(濃度)下降了一半。由1.13億個/ml下降到6600萬個/ml,同時精液量減少了25%,引起了醫(yī)學界的極大震動。隨后,法國、美國、日本都提出類似的報告。
我國男性生殖能力下降明顯,國家計劃生育委員會的一項調查表明,1981~1996年間,北京、上海、天津等地萬余名健康男性的精液量、精子數(shù)目、精子活動率三項指標分別下降了10%、18.6%/10.4%。到21世紀初,將有數(shù)目眾多的男性喪失生育功能。環(huán)境激素對人的影響,如圖2所示。
![]() 圖2 環(huán)境激素對人的影響 |
二、FRP與激素
FRP(Fiber Reinforced Plastics)即纖維強化塑料,一般指用玻璃纖維增強不飽和聚脂、環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂基體,俗稱玻璃鋼。FRP有輕質、高強度、耐化學腐蝕、成型簡單等特點,被廣泛應用于建材、交通、化工、礦山、軍工、體育等行業(yè),2000年總產量已達數(shù)十萬噸以上。在生產過程中,F(xiàn)RP的原料氣體污染空氣,F(xiàn)RP儲水箱、FRP的自來水管道污染水質等;FRP的廢棄物,也是主要的環(huán)境污染源。一般情況下,F(xiàn)RP的壽命為10~20年,生產時的邊角廢棄物是產量的5%左右。據(jù)保守估計,40多年來,我國的廢棄FRP已達數(shù)百萬噸,而且還在以每年十幾萬噸的速度增長。FRP基體-不飽和聚脂樹脂、環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂的合成單體如苯乙烯、雙酚A、酚類和醛類,與添加劑如鄰苯酸脂類都是環(huán)境激素。
目前,我國大量廢棄的FRP幾乎沒有進行加工處理再生,大多數(shù)是掩埋,少數(shù)在自然環(huán)境中燃燒處理。掩埋有占用大量土地及污染地下水的缺點,燃燒有產生煙及惡臭,甚至二惡英的缺點。
FRP化學結構穩(wěn)定,不能生物分解,具有很高的環(huán)境滯留性。無論存在于空氣、水,還是土壤中,都能強烈地吸附于顆粒上,借助于水生、陸生食物鏈不斷富集,也可以通過河流、雨、雪、生物將污染大面積擴散。
環(huán)境激素具有高親脂性和脂溶性,容易通過食物鏈富集于動物和人的脂肪和乳汁中,一旦進入動物體和人體又較難排出,將對人類產生巨大危害。
三、處理FRP的方法
1、作為水泥原料
把FRP廢棄物粉碎,混入水泥轉窯內,作為燃料燃燒。這種方法的特點是:(1)能把FRP廢棄物全部處理完畢;(2)FRP一部分轉化為能源,可以減少部分燃料,也就減少了二氧化碳的產生;(3)因窯內溫度高,產生的有害氣體極少,沒有惡臭。
2、作為高爐煉鐵還原劑使用
把FRP廢棄物粉碎為粒徑1~10mm的粉末,吹入高爐,使FRP中的碳與氫反應生成一氧化碳,把氧化鐵粉還原為鐵。
3、物理回收
將FRP粉碎成粒度不同的粉末,作為填料使用。利用這種方法,生產成本最低,處理方法簡單。但在制造微粉時,粉碎成本相對較高,添加了這種填料的制品,強度有一定下降。
4、化學回收法
FRP的化學回收方法有酸解、水解和裂解,其相同的機理是把三向網(wǎng)絡分子鏈斷裂,生成小分子產物,然后再加以利用。
四、小結
環(huán)境激素是繼臭氧層破壞、溫室效應之后又一世界性重大環(huán)境問題,人類必須采取有效措施,嚴格控制環(huán)境激素的排放量,杜絕環(huán)境激素產生的源頭。
對于防治FRP的污染,要抓住以下幾個方面:
1、制定有關政策與法規(guī),建立廢棄FRP收集、加工處理的體系,協(xié)調生產廠、原料廠、使用者對廢棄物的收集處理。
2、減少FRP的使用量。在使用FRP同時要認真論證、合理地使用,盡可能推廣易回收利用的材料;采用先進的生產設備及工藝,最大限度地減少FRP的邊角料。
3、開發(fā)新的、低成本的處理廢棄FRP的方法,把環(huán)境激素的污染降到最低的水平。
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