“毒土地”里的萘和苯并芘

2023年11月，一樁發(fā)生在上海，因土地污染而引起的標(biāo)的超過100億元人民幣的官司引起了眾人的關(guān)注，“毒土地”一詞也因此成為“熱搜”。從媒體披露的情況看，這塊所謂“毒土地”的超標(biāo)污染物主要是萘和苯并芘。那么，什么是萘和苯并芘？它們從何而來？對人體健康到底有什么危害呢？

萘和苯并芘從何而來

碳是自然界中分布很廣的元素之一，雖然碳在地殼中的含量并不大（只占地殼質(zhì)量的約0.02%），卻是構(gòu)成生物體最主要的元素，這與它的原子結(jié)構(gòu)有關(guān)。碳原子核內(nèi)有6個(gè)質(zhì)子，核外有6個(gè)電子。6個(gè)電子中的2個(gè)是內(nèi)層電子，不參與化學(xué)反應(yīng)；另4個(gè)是價(jià)電子，可以與其他原子形成4個(gè)化學(xué)鍵。碳原子能夠與氫、氧、氮、磷、硫等形成穩(wěn)定、強(qiáng)度中等而形式多樣的共價(jià)鍵，這也是碳能夠形成結(jié)構(gòu)復(fù)雜、種類繁多的有機(jī)化合物和生物物質(zhì)的基礎(chǔ)。

根據(jù)成鍵兩原子間共用電子的對數(shù)，可以將共價(jià)鍵分為單鍵、雙鍵和三鍵。兩原子間共用一對電子的共價(jià)鍵稱為單鍵，如C—C、C—O、C—H；兩原子間共用兩對電子的共價(jià)鍵稱為雙鍵，如C=C、C=O；兩原子間共用三對電子的共價(jià)鍵稱為三鍵，如C≡C、C≡N。以甲烷、乙烯、乙烷為例：天然氣的主要成分是甲烷（分子式CH4），甲烷分子的構(gòu)型為四面體型，分子中1個(gè)碳原子與4個(gè)氫原子形成4個(gè)C—H單鍵；乙烯（分子式C2H4）分子的構(gòu)型為平面型，分子中存在1個(gè)C=C雙鍵，2個(gè)碳原子和4個(gè)氫原子共平面；乙炔（分子式C2H2）分子的構(gòu)型為直線型，分子中存在1個(gè)C≡C三鍵，2個(gè)碳原子和2個(gè)氫原子處于同一條直線上。

1825年，英國科學(xué)家M.法拉第首先發(fā)現(xiàn)了苯，他用蒸餾的方法得到一種液體，并將其稱為“氫的重碳化合物”。1834年，德國科學(xué)家E.米切利希通過蒸餾苯甲酸和石灰的混合物，得到了與法拉第所制液體相同的一種液體，并將其命名為苯。待有機(jī)化學(xué)中正確的分子概念和原子價(jià)概念建立之后，法國化學(xué)家C.-F.熱拉爾等人確定了苯的分子式為C6H6。1865年，德國化學(xué)家F.A.凱庫勒提出了苯分子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)式并沿用至今。通過結(jié)構(gòu)式可知，苯分子是由6個(gè)碳原子構(gòu)成的一個(gè)六元環(huán)，每個(gè)碳原子連接1個(gè)氫原子，但苯環(huán)中的碳碳鍵是一種介于單鍵和雙鍵之間的獨(dú)特的鍵。

常溫下，苯為無色的易燃液體，具有強(qiáng)烈的芳香氣味，是一種致癌物質(zhì)。苯能夠起取代反應(yīng)、加成反應(yīng)和氧化反應(yīng)，生成的一系列化合物可作為塑料、橡膠、纖維、染料、藥物、去污劑、殺蟲劑等的原料。苯難溶于水，但溶解有機(jī)分子和一些非極性的無機(jī)分子的能力很強(qiáng)，是一種良好的有機(jī)溶劑。可以說，苯是重要的基本有機(jī)化工原料，其產(chǎn)能和生產(chǎn)技術(shù)水平是一個(gè)國家石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志之一。不過對于人體健康而言，苯的毒性很大，慢性中毒者會導(dǎo)致造血功能受損；嚴(yán)重的情況下，急性中毒者會抽筋，甚至失去知覺。因此各國對于苯作為溶劑使用都有嚴(yán)格控制。

含有兩個(gè)或兩個(gè)以上苯環(huán)的芳香族化合物被稱為多環(huán)芳烴，多環(huán)芳烴可分為非稠環(huán)型和稠環(huán)型。其中，兩個(gè)或兩個(gè)以上的苯環(huán)以共用兩個(gè)相鄰碳原子的方式相互稠合而成的化合物被稱為稠環(huán)芳烴。萘（分子式C10H8）就是一種最簡單的稠環(huán)芳烴，由兩個(gè)苯環(huán)共用一個(gè)相鄰的碳原子而形成。萘為無色、有光澤、具香樟木氣味的片狀晶體。萘有很大的揮發(fā)性，又有特殊的氣味，所以早期常作為驅(qū)蟲劑、防蛀劑使用。但人體長期大量接觸萘，可引起頭痛、乏力、惡心、嘔吐等癥狀。更嚴(yán)重的是，萘進(jìn)入人體后會被緩慢吸收，通過肝臟分解成多種具有溶血性的代謝物，從而導(dǎo)致溶血性貧血癥。現(xiàn)在，萘已經(jīng)很少用于生產(chǎn)殺蟲劑了，而主要用于生產(chǎn)鄰苯二甲酸酐和苯磺酸鹽。其中，鄰苯二甲酸酐應(yīng)用于增塑劑、樹脂合成及藥物中間體，苯磺酸鹽的甲醛縮合物則應(yīng)用于混凝土的減水劑。

含有四個(gè)苯環(huán)的叫芘（分子式C16H10）。芘為有機(jī)合成原料，可用于制作染料、合成樹脂、工程塑料、殺蟲劑、增塑劑等，對人體腎臟和肝臟有毒性。含有五個(gè)苯環(huán)的叫苯并芘（分子式C20H12）。苯并芘有多種異構(gòu)體，其中苯并（a）芘是強(qiáng)致癌物，能誘發(fā)肺癌、胃癌、膀胱癌等多種癌癥；還具有致畸性和致突變性，能通過母體經(jīng)胎盤影響子代，從而引起胚胎畸形、死亡，或幼兒免疫功能下降等。苯并（a）芘為深黃色晶體，最初由煤焦油中分離出來，難溶于水，易溶于各種有機(jī)溶劑。煤、石油、褐煤、頁巖等燃燒或蒸餾時(shí)，都可能產(chǎn)生苯并（a）芘。

萘、芘、菲、蒽、苯并（a）芘這些稠環(huán)芳烴分子都很穩(wěn)定，在自然狀態(tài)下不易分解，所以有很好的工業(yè)用途。但也正因它們有很好的穩(wěn)定性，所以解離過程非常緩慢，對自然環(huán)境的破壞存在長期性。

煉焦與稠環(huán)芳烴

煤焦油和其他化石燃料的加工過程是稠環(huán)芳烴的最大來源。以煉焦為例，煉焦是現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，根據(jù)煉焦加熱終溫的不同，煉焦過程可分為高溫干餾（溫度為900～1100℃）、中溫干餾（溫度為700～900℃）和低溫干餾（溫度為500～700℃）三類，通常所說的煉焦指的是高溫干餾。煉焦可產(chǎn)生焦炭、焦?fàn)t煤氣、煤焦油、瀝青等多種副產(chǎn)品。

在煉焦過程中，煤炭中的各種化學(xué)鍵多多少少會發(fā)生斷裂或重新組合，由于煤炭中最多的原子是碳原子，所以化學(xué)鍵斷裂后，人們可以很容易得到焦炭。焦炭最重要的用途是高爐煉鐵，其次用于鑄造與有色金屬冶煉工業(yè)，少量用于制取碳化鈣、二硫化碳、元素磷等。

煉焦過程中會產(chǎn)生一些混合氣體，即焦?fàn)t煤氣，如氫氣、二氧化碳、氨氣、乙烯、硫化氫等。焦?fàn)t煤氣的熱值較高，既可作為煉鋼等過程中的燃料，又可用來制取甲醇、氫氣，還可作為民用燃?xì)獾臍庠础?/p>

煉焦過程中還會生成一種具有刺激性臭味的黑色或黑褐色黏稠狀液體，即煤焦油（又稱焦油），這也是稠環(huán)芳烴的最大來源之一。目前從煤焦油中已鑒定出近500種化合物，含量約占煤焦油質(zhì)量的55%。含稠環(huán)芳烴的煤焦油如果滲入地下，就會污染土壤甚至地下水。所以，很多焦化廠附近都有被污染的土地。這些被污染的土地如果不加以治理，僅靠土壤的自凈能力，幾百年甚至上千年都難以恢復(fù)到原有狀態(tài)。

不僅僅是焦化工業(yè)，秸稈燃燒、機(jī)動車尾氣排放、散煤燃燒等都會產(chǎn)生稠環(huán)芳烴。多年前，我國北方居民一到冬季就靠燒煤取暖，大量污染物被排放到居室內(nèi)外，既不安全，又污染環(huán)境。近十年來，我國積極推進(jìn)“煤改電”工程，不僅大量減少了燃燒散煤造成的空氣污染，還提高了取暖安全性，提升了居民幸福感。

土壤污染防治，任重而道遠(yuǎn)

土壤污染防治關(guān)系到農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和人居環(huán)境安全，涉及公眾的切身利益。我國土壤污染防治起步相對較晚，技術(shù)積累尚不足。1995年，我國制定并發(fā)布了第一個(gè)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，規(guī)定了土壤中污染物的最高允許濃度指標(biāo)值及相應(yīng)的監(jiān)測方法。2005年4月—2013年12月，相關(guān)部門開展了首次全國土壤污染狀況調(diào)查，初步掌握了全國土壤環(huán)境總體狀況，隨后陸續(xù)出臺了一系列加強(qiáng)土壤污染防治工作的政策文件。2016年5月28日，國務(wù)院正式制定發(fā)布《土壤污染防治行動計(jì)劃》，這是中國繼大氣、水之后發(fā)布的第三個(gè)污染防治行動計(jì)劃，也是全國土壤污染防治工作的行動綱領(lǐng)。

土壤污染途徑眾多，具有隱蔽性、潛伏性、累積性、長期性和難恢復(fù)性，相比大氣和水，其防治難度更大、周期更長、投入更多、見效更慢。所以，土壤污染防治需要考慮土地利用類型、污染物類別、污染程度、技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件等因素，綜合確定防治思路。對于已被污染的土壤，應(yīng)該實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)管控，建立土壤污染綜合治理體系，可采用多級凈化、去污、壓縮減容、固化等多種技術(shù)聯(lián)合處置，將土壤污染物移除、削減、固定，或?qū)L(fēng)險(xiǎn)控制在可接受水平。對于未被污染的土壤，要以預(yù)防為主，采取切斷污染源、優(yōu)先保護(hù)等措施進(jìn)行防控。

【責(zé)任編輯】諶 燕