(3)粘附在尘粒上的螨是常年性哮喘发作的过敏原。尘螨是一种微小的蜘蛛类生物,以人体脱落的皮屑为食,温湿度适宜时大量繁衍。它的分泌物、排泄物、蜕皮等代谢产物是极强变应原,在室内积累到一定浓度时,患者短时接触就会发作哮喘。
(4)家用电器噪声。按国际标准,居室电器噪声应控制在42分贝,但现今我国家电产品噪声污染大多超标。如电视机为60~83分贝,洗衣机为50~80分贝。
(5)其他。如建筑绝缘材料中含石棉纤维,其缓慢释出会引生肺癌;木制家具中含甲醛会发生耳、鼻、咽喉疾病;煤气炉、热水器排气中含CO、氮氧化物,由此引起中毒死亡案例屡见不鲜;各类居室装璜材料(油漆、涂料、粘合剂、塑料墙纸)乃至服装、鞋料、化妆品等无不含有各种各样的化学类物质,释入空气后可通过呼吸、皮肤接触等途径进入人体,引起乏力、头昏、恶心、呕吐、鼻塞、精神恍惚等症状。
四、土壤污染
土壤作为人类生存环境不可缺少的一部分,在承载与繁衍人类的同时,也由于人类的活动受到空前规模的污染。污染土壤的物质很多,但按化学来分可以分为无机物污染,有机物污染。我们要着重介绍一下农药与重金属对土壤的污染。
土壤污染的发生特征主要是和土壤的特殊地位与功能相联系的。其主要污染源有如下四个方面:①为了提高农产品的数量与质量,大量施用化肥与农药,它们的残留物在土壤中累积起来;②土壤历来就作为废物(废渣、污水与垃圾等)的处理场所,而使大量有机与无机污染物质随之进入土壤;③土壤是环境要素之一,因大气或水体中的污染物质的迁移、转化,从而进入土壤,使土壤随之亦遭受污染;④在自然界中某些元素的富集中心或矿床周围,往往形成自然扩散晕,使附近土壤中这些元素的含量超出一般土壤的含量范围。
土壤中的污染物质和大气与水体中的污染物质很多是相同的,其污染物主要种类有①有机物质,其中数量较大而又比较重要的是化学农药。化学农药的种类繁多,主要分为有机氯与有机磷两大类;②氮素与磷素化学肥料;③重金属,如砷、镉、汞、铬、铜、锌、铅等;④放射性元素如铯、锶等;⑤有害微生物类如肠细菌、炭疽杆菌、破伤风杆菌、肠寄生虫(蠕虫)、霍乱弧菌、结核杆菌等。此外,土壤中有机物分解产生二氧化碳、甲烷、硫化氢、氢气、氨气与氮气等气体(其中二氧化碳与甲烷是主要的),在某些条件下,这些气态物质也可能成为土壤的污染物。
对土壤的化学污染物作归纳,主要是有机物、无机盐类、重金属类与农药。其中一般有机物容易在土壤中发生生物降解,无机盐类易被植物吸收或淋溶流失,两者在土壤中滞留时间较短。因此重金属类与农药类化合物成为土壤的主要化学性污染物。重金属中的汞、镉、砷、铅、铬等进入土壤后可以被作物吸收积累,间接危害人畜健康,同时也可使土壤中野生动物受害或转入水体危及鱼类。至于不合理地施用化学农药,在现今已引起人们的高度重视。如归属于多氯联苯(PCB)、多环芳烃(PAN)类的有机氯农药,由于化学性质稳定,不易为土壤微生物所降解,所以在土壤中残留时间很长,被作物吸收后,再经各种生物之间转移、浓缩与积累,可使农药的残毒直接危害人体的健康。
1.农药在土壤中的环境行为
控制农药环境行为的主要因素有三,即吸附、迁移与降解。通过吸附过程,将使农药滞留在土壤中,减轻了因挥发引起大气污染与因淋溶引起地下水污染的程度;通过挥发、淋溶、径流及作物吸收等迁移过程,会促使农药转移到其他环境要素中去;通过降解过程,农药在土壤中逐渐转为小分子或简单分子化合物,乃至彻底无机化,转成为二氧化碳、水等。农药的残留性又是上述这些过程的集中体现。从维持药效,药尽其用的角度看,农药应有相当的残留能力,但从无害化角度看问题,其在土壤中的滞留时间又不能太长。一些残留能力特别强的农药如汞、砷制剂已被淘汰使用,原因即在于此。
(1)吸附
土壤对农药的吸附是影响农药在土壤中动态行为的最重要因素之一。农药被吸附的能力主要和其分子本身性质有关,其他相关因素还有土壤的性质、类型以及介质条件。
农药中主要成分的分子结构、电荷特性与水溶能力是影响吸附的主要因素。一般,几何尺寸大、伸展平直又有柔性的分子可和土壤胶粒表面以较大面积接触,吸附力也大;一般情况下,凡具有—NHR、—OCOR、—NH2、—NHCOR、—OH、—CONH2、—R3N+官能团的分子都有较强的被吸附能力,且该能力按以上次序递增。其次,能离解为离子的农药被吸附力强,相对说来,极性分子电性较弱,被吸附能力也相应见弱;非离子型或中性分子可在电场作用下暂时极化,就此被吸附在带电荷的土壤胶粒上,但这种吸附力较弱。此外,正辛醇/水分配系数是分子疏水性指标,此值越大的农药其被吸附能力越强。
就土壤性质而言,影响吸附的主要因素是粘土矿物与有机质的含量、组成特征以及铝、硅氧化物与它们水合物的含量。这些物质或者经过由电荷特性,或者借助含O、N、S的官能团,或者凭借其巨大比表面积对农药分子进行吸附。土壤有机质与各种粘土矿物对非离子型农药吸附能力的顺序是:有机质>蛭石>蒙脱土>伊里石>绿泥石>高岭土。
说到介质条件,土壤溶液的pH值是影响吸附的最重要因素。土壤胶粒表面通常带有电荷,且按电荷发生缘由可分为两类。一类是永久性电荷,发生在铝硅酸盐表面,由同晶离子置换引起。另一类是pH制约性电荷,发生在腐植质或细菌体表面,即当介质pH值小于其等电点时,它们的表面带正电,否则带负电。又如粘土胶粒、铁与铝水合氧化物表面都带有氢氧根离子基团,根据介质pH值的大小也会如腐植质那样带上正电或负电,同属pH制约性电荷。由于上述土壤组分的等电点大多较低,在土壤溶液相对较高的pH值条件下,它们的胶粒表面大多带负电。因此在土壤溶液中易离解为阳离子的农药,具有较强的被吸附能力。
(2)迁移
一些农药的蒸气压(和挥发能力相关)、溶解度(和滞留在土壤溶液中的能力相关)及分配系数(和在气液两相间的扩散能力相关)。由此可见,不同农药的性质相差悬殊。表中分配系数D被定义为平衡时农药在土壤溶液与土壤空气间的浓度比。一般物质在气相中的扩散能力约是在液相中的104倍,所以当D>104时以液相扩散为主,当D<104时以气相扩散为主。西玛津与二溴乙烯分别是这两种情况的实例。
(3)降解
土壤中微生物的生命活动是农药降解的最主要因素。此外,包括蚯蚓在内的非脊椎动物对农药的代谢作用也是很重要的。还有些农药能在摄入植物体内后被代谢降解。农药生物降解的最终产物是二氧化碳与水,如分子中含S、N、P,还能生成硫酸盐、硝酸盐与磷酸盐。
试验显示,经过灭菌处理过的土壤中也会发生农药降解。这显示除生物降解外,还存在着诸如水解、氧化还原等化学降解作用。此外,在光照条件下,分布在土壤表面的很多农药都有可测得其降解速率的光分解作用。总之,土壤介质对于农药的纳污容量与自净能力都是很大的。
下面以DDT为例叙述农药降解的具体情况。DDT农药具有一定挥发、降解与分解的能力,但在一般的环境条件下,过程进行得很慢,很不显著。例如一般环境条件下,残留在土壤中的DDT95%分解需时约10年;经过试验,在90℃~95℃水相介质中,紫外光照条件下,使DDT彻底降解(即最终生成二氧化碳)其总量的75%需120小时。