有關『戴奧辛』的問題 - 社會議題

By Franklin
at 2006-05-24T00:00

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戴奧辛的特性有哪些？遇到紫外線會分解嗎？是如何產生的？要如何防治？

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By Audriana
at 2006-05-25T11:00

戴奧辛生成機制與控制技術（以下資訊非經本人同意，請勿複製抄襲，謝謝！）
（一）何謂戴奧辛？
戴奧辛為戴奧辛類化合物的統稱，包括
戴奧辛群(Polychlorodibenzodioxin, PCDDs)，有75種異構物；及
呋喃群(Polychlorodibenzofuran, PCDFs)，有135種異構物。
（二）戴奧辛的物化特性
1. 戴奧辛類化合物有八個位置可與氯原子結合，依氯原子鍵結數目及位置的不同，而有不同的物理、化學及毒性，以2,3,7,8-四氯戴奧辛毒性最強，TEF定義為1，其他衍生物的毒性為其相對值，一般隨氯的取代基的增加而毒性減小。
2. 具親脂性，常吸附於土壤或底泥中；具生物累積性，容易透過食物鏈進入人體後容易在脂肪中累積，進而對人體產生毒害。
3. 疏水性，於水中溶解度低，且對大多數有機溶劑溶解度不大。（丙酮：0.1g/L、氯仿：0.37g/L）
4. 對熱、酸、鹼具穩定性，不易被光或微生物分解，化學分解亦只限於去氯作用，而其雙苯環結構須在850℃以上的高溫燃燒下方可被摧毀。
5. 高熔點、高沸點。
6. 常溫常壓下為固體。
7. 在土壤中的衰退速率為一階反應。
8. 隨氯的取代基增加，熔點及沸點隨之上升，水之溶解度、揮發性、蒸汽壓則越低。
（三）戴奧辛的生成機制
1. 爐外低溫再合成（De Novo Synthesis）
a. 原理：主要是由於不完全燃燒的碳粒（與戴奧辛結構無關的巨分子碳結構），在特定溫度（250℃～400℃）下，經過一連串的氯化、氧化及縮合反應，而轉換形成戴奧辛。一般巨碳分子（Charcoal）為殘餘碳、活性炭、煤灰(soot)等。
b. De Novo合成反應
Ⅰ. 氯化反應
(1)氯氣（Cl2）的生成反應
(a)迪亞康反應（Deacon reation）：必須在有氧O2環境下進行
2 HCl + O2→ Cl2 + H2O
(b)氯化金屬熱裂解反應產生氯氣：飛灰上的CuCl及FeCl2等氯化金屬在約300℃左右，可經由本身的熱裂解而產生Cl2。
(2)氯化反應
苯、酚等環狀芳香族化學物質與氯氣反應，產生氯化芳香族化合物，如氯苯、氯酚，這些氯化芳香族化合物即為戴奧辛前驅物質（precursor）。
Cl2 + aromatics → Chlorinated aromatics
Ⅱ. 氧化反應：氧化反應是指
(1)迪亞康反應：2 HCl + O2→ Cl2 + H2O
(2)飛灰上巨碳分子經由氧化生成小分子，這些小分子經氯化反應後形成戴奧辛前驅物質（如氯苯及氯酚）。
以上是氧氣在戴奧辛De Novo合成反應中所扮演的的角色。
Ⅲ. 縮合反應：
飛灰提供了催化劑（氯化金屬，如CuCl）及反應位置，降低了氯化芳香族化合物縮合反應所需的活化能，使縮合反應在250℃～400℃下即可進行，促使單環官能基芳香族（氯苯及氯酚等）縮合成戴奧辛。
2. 前驅物異相催化反應
由於不完全燃燒，存在於氣相中的含氯有機前驅物質，如氯苯、氯酚等，經飛灰表面的異相催化反應形成戴奧辛。
由於Yahoo知識+規定回答內容限於2000字內，
所以我無法在此將完整的回答全寫出來，
後續補充資料請您看下面的「補充意見」，
我會將戴奧辛的防制方法以「補充意見」予以補齊。
2006-05-25 22:22:13 補充：
（四）戴奧辛的污染防制技術
1. 減少Dioxin爐內形成
a. 少進料中含氯物質量：
若能減少燃燒程序的進料中含氯物質量，可降低產生戴奧辛所需的氯源，此為自源頭減量的方法。
b. 完全燃燒：
控制3T（溫度、停留時間及攪動），使進料完全燃燒。爐體設計必須具有混合均勻、燃燒停留時間在1.5秒以上的特性，而且燃燒區的最低溫度必須在850℃以上。溫度在600～650℃以上時，戴奧辛摧毀反應之趨勢大於生成反應；當溫度達到900～1000℃時，則戴奧辛可完全被破壞。
2006-05-25 22:23:55 補充：
（四）戴奧辛的污染防制技術
2. 避免Dioxin爐外低溫再合成
a. 廢氣驟冷：
在廢熱回收鍋爐單元內會將廢氣溫度降至400℃以下，但250～400℃正是戴奧辛生成的高峰區，故利用驟冷塔在少於一秒的時間內將廢氣溫度由450℃降至150℃以下，可有效降低戴奧辛的生成。
b. APCD操作溫度的控制
APCD操作溫度應控制在200℃以下，避開戴奧辛生成的高峰區之溫度（250～400℃）。
2006-05-25 22:25:05 補充：
（四）戴奧辛的污染防制技術
c. 廢氣中注入抑制劑：
Ⅰ. 抑制劑主要的功能在於
(1)毒化催化金屬
(2)與氯氣反應，降低廢氣中的氯源
Ⅱ. 抑制劑的種類
(1)胺類抑制劑
胺類物質可與銅形成銅氮化合物（copper nitride），稱之為「脫氫胺化反應」，其抑制機制為阻塞催化劑的活性表面，降低Cu的催化能力。
(2)尿素（Urea）
尿素（Urea, H2NCONH2）會與銅形成Cu+Urea錯合物，降低Cu的催化能力，使含氯的戴奧辛前驅物質無法進行縮合反應生成戴奧辛。添加尿素於反應機直（燃燒進料）中，對氣相戴奧辛生成之抑制效率最佳，可達90％以上。
2006-05-25 22:26:26 補充：
（四）戴奧辛的污染防制技術
(3)硫類抑制劑
(a) 硫將主要的氯化劑（Cl2）轉換成HCl，抑制芳香族化合物之氯化反應，進而降低戴奧辛前驅物的生成。
Cl2+ SO2+H2O → 2HCl + SO3
(b) 硫份（CS2或SO2）與迪亞康反應中主要催化劑（CuO）反應，使其轉化為CuSO4，降低其催化活性。
CuO + SO2 + 1/2O2→ CuSO4
(4)石灰系抑制劑：去除廢氣中的HCl，以減少生成戴奧辛所需的氯源。
CaO + 2HCl→ CaCl2 + H2O
Ca(OH)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O
2006-05-25 22:28:07 補充：
（四）戴奧辛的污染防制技術
d. 除酸氣空氣污染防制設備
包含乾式洗滌塔、濕式洗滌塔或半乾式洗滌塔，原理也是去除廢氣中的HCl，以減少生成戴奧辛所需的氯源。
3. 去除已產生的戴奧辛
a. 活性炭注入法
b. 選擇性觸媒還原法（Selected Catalyst Reactor, SCR）
c. 粒狀污染物防治設備：主要去除固相戴奧辛，設備包括重力沈降室、旋風集塵器、濾袋集塵器、靜電集塵器、文氏洗滌器。
2006-05-25 22:30:09 補充：
（五）戴奧辛的來源
1.煉鋼電弧爐
2.事業廢棄物焚化爐
3.煉鋼燒結爐
4.金屬二次冶煉
5.垃圾焚化爐
6.水泥窯業
7.用於木材防腐的五氯酚(Pentachlorophenol, PCP)和作為除草劑的2,4,5-三氯酚(2,4,5-Trichlorophenol, 2,4,5-TCP)等酚類化合物，於產製過程中，會產生戴奧辛此副產物。
8.其他人為的燃燒行為，燃燒含氯有機物，如露天燃燒垃圾、廢電纜、廢五金，也可能產生戴奧辛。
9.其他
2006-05-25 22:31:31 補充：
（六）戴奧辛的危害
1.環境賀爾蒙：戴奧辛化學結構與人體賀爾蒙相似，影響人體新陳代謝，干擾賀爾蒙平衡。
2.對人體的毒性：常見的症狀有氯痤瘡、損害肝臟、損害免疫系統、影響酵素的運作功能、消化不良、肌肉及關節疼痛、孕婦流產或產下畸形兒、男性賀爾蒙減少、色素沈著、多毛症、增加皮膚脆弱性、出疹、出水砲、視力受損及膽硬脂血症…等。
2006-05-25 22:31:52 補充：
（三）戴奧辛的危害
3.致癌性（Carcinogenic）：美國環保署、NIOSH及世界衛生組織（WHO）已經將戴奧辛歸類為可能人類致癌物質（a probable human carcinogen）與癌促進劑（a cancer promoter）
4.生物口服半致死劑量（LD50）：狗100～200mg/kg，天竺鼠0.6mg/kg。

By Quanna
at 2006-05-26T00:41

戴奧辛之特性與生長一、戴奧辛之結構與特性：戴奧辛(dioxin)是兩個氧原子聯結一對苯環類化合物之統稱，因氯化物及鍵結位置之不同，戴奧辛總計有約210種不同的異構物，包括75種多氯二聯苯戴奧辛（polychlorinated dibenzo-p-dioxins，簡稱PCDDs）及135種多氯二聯苯喃（polychlorinated dibenzofurans，簡稱PCDFs）。其中以2,3,7,8-四氯聯苯戴奧辛(2,3,7,8-TCDD)之毒性最強，其在土壤中之半衰期可達12年之久，有「世紀之毒」之稱，其急毒性是僅次於目前已知最毒之肉毒桿菌毒素(botulinum toxin)。下圖是，2,3,7,8-四氯聯苯戴奧辛及2,3,7,8-四氯二聯苯呋喃(2,3,7,8-PCDF)之結構圖。2,3,7,8-四氯聯苯戴奧辛(2,3,7,8-TCDD)及2,3,7,8-四氯二聯苯呋喃(2,3,7,8-PCDF)人類暴露於戴奧辛的主要途徑，包含以(1)經由呼吸進入，(2)經由食物進入，及(3)經由水源進入。其中，食物是人類暴露於戴奧辛物質的最主要來源。一般人經食物所攝取的戴奧辛可達90％以上，並逐漸累積在體內，進而產生慢性毒害。一九九九年五月間，比利時發生戴奧辛污染農畜用飼料事件，引發國際間對食品及乳製品中戴奧辛含量問題的重視及討論，也再次使大家對戴奧辛污染環境問題的檢視及省思。聯合國世界衛生組織在1998年所修改之每日攝取容許劑量(tolerable daily intake, TDI)為1~4pg-TEQs/kg。二、戴奧辛之來源：戴奧辛通常是是燃燒之產物，而呋喃多以污染物形式，存在於多氯聯苯當中。戴奧辛及喃類之化合物在醫療、一般都市及有害廢棄物焚化爐之排煙皆可被發現。另外，汽機車之排氣以及木材、煤碳之燃燒亦可能產生。戴奧辛物質並非人類刻意製造，除研究外，此類化合物並無任何用途或商業價值。戴奧辛類化學物質大多具有熱穩定性、耐酸鹼性、生物難分解性、抗化學腐蝕、抗氧化水解及水中溶解度低、可燃性與蒸氣壓極低之特性，因此，此類物質在環境生態中具有生物濃縮累積之特性，並曾在南北極之生物體內被發現。戴奧辛的產生，大致可分為以下幾類來源：(一)自然生成燃燒未經污染的木材也可能產生微量的戴奧辛（包括2,3,7,8-TCDD），其濃度約在ppt(10 )的範圍內。另外森林失火也被認為可能是多氯二聯苯戴奧辛(PCDDs)的自然來源之一。(二)工業原料製程的副產物：如用於木材防腐劑的五氯酚(pentachlorophenol, PCP)和作為除草劑的2,4,5-三氯酚(2,4,5-trichlorophenol, 2,4,5-TCP)等氯酚類化合物，於產製過程中，亦含微量的戴奧辛副產物。(三)特定工業製程的燃燒行為：例如金屬冶煉、以廢棄物為燃料之水泥窯、紙漿廠紙漿加氯漂白過程、燃煤或燃油火力發電廠……等高溫製程，亦可能產生。(四)廢棄物焚化爐：一般廢棄物、事業廢棄物焚化爐於燃燒過程中，若操作條件控制不當，也會產生戴奧辛。(五)其他人為的燃燒行為：香煙的煙霧、汽、柴油機動車和飛機的廢氣，以及燃燒含氯有機物污染的東西，如露天燃燒垃圾、廢電纜、廢五金等，也被認為是戴奧辛存在環境中的可能來源。三、戴奧辛於焚化過程中之生成機制：因燃燒所逸散至大氣中之戴奧辛類化學物質，半衰期會因含氯數之不同而有很大的差別。一般而言，低含氯數之戴奧辛類化學物質多為氣相存在或是易揮發為蒸氣，因此易受光照射產生分解或與空氣中之烴自由基起化學反應，所以低氯數之戴奧辛類化合物半衰期較短。含高氯數之戴奧辛化學物質則較易吸附於空氣中之微粒，較不容易於自然環境中分解，而且可因微粒而進行長距離之移動。隨空氣移動之戴奧辛類化學物質可能沉澱於土壤、水體及植物體中，也因此而進入食物鏈中。由於戴奧辛類化學物之低水溶性與低揮發性之特性，此類化學物質極易沉澱於土壤及污泥中。戴奧辛於垃圾焚化過程中之生成機制，今仍未完全明暸。經相關文獻可歸納為以下四種途徑：1.由垃圾進料中之殘餘戴奧辛所揮發。2.高溫氣相合成(pyrosynthesis)，即在燃燒爐體內生成。3.燃燒殘餘之碳分子，與其他相關基質經爐外低溫再合成反應所生成。4.存在於氣相中之前驅物質(precursors)衍生形成。在以上形成原因中以3、4項最為重要，故目前所提到之戴奧辛生成機制或是途徑均以爐外低溫再合成反應生成或是前驅物質衍生形成為主。四、戴奧辛之去除：由於戴奧辛之生物難分解性，因此，熱處理法為目前最可行的方法處理，處理溫度至少需達到850℃以上。含量高的廢棄物需以高達1,000℃以上之處理溫度，才能將戴奧辛破壞。依據有害事業廢棄物處理規定，焚化處理設施，燃燒室出口中心溫度應保持1,000℃以上，燃燒氣體滯留時間在2秒以上；破壞去除效率達99.999％以上。此外，環境中戴奧辛物質可藉由特定產生源之污染防治來減少其釋放量，許多國家都已經著手進行戴奧辛污染源之排放管制，並有顯著的成效

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