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戴奧辛物質特性簡介
戴奧辛類(Dioxins)是兩個氧原子鍵結一對苯環類化合物之統稱,共有為210種不同的化合物,包括75種多氯二聯苯戴奧辛(Polychlorinated
dibenzo-p-dioxins,簡稱PCDDs)及135種多氯二聯苯口夫喃(Polychlorinated
dibenzofurans,簡稱PCDFs)。
現行之國內外分析方法僅測定4~8氯戴奧辛物種,共有49項化合物;其中7項具生物毒性,即具2,3,7,8取代基之氯化戴奧辛。
同樣地,現行之國內外分析方法亦僅測定4~8氯口夫喃物種,共有87項化合物;其中10項具生物毒性,即具2,3,7,8取代基之氯化口夫喃。
| 戴奧辛大致可分為以下幾類產生來源: |
| (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-tetrachlorodibenzo-p-dioxin,
2,3,7,8-TCDD),其濃度約在ppt(10-12)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。 |
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| (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,亦產生微量的戴奧辛副產物。 |
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| (三)特定工業製程的燃燒行為: |
| 例如金屬冶鍊、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…等的高溫製程,亦可能產生。 |
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| (四)廢棄物焚化爐:
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| 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,也會產生戴奧辛污染物。
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| (五)其他人為的燃燒行為: |
| 香煙的煙霧、汽、柴油機動車、船舶和飛機的廢氣,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,根據一項國內最新研究發現,汽車排放的戴奧辛濃度竟比大型焚化爐還高,是北市內湖、木柵焚化廠排放戴奧辛濃度的2~3倍。研究發現,汽車在惰轉-即未行進、引擎空轉,如等紅燈的狀態下-排放的戴奧辛濃度高達每立方公尺41.87皮克-毒性當量;通勤族經常陷於車陣之間暴露的戴奧辛量,恐怕比住在焚化廠隔壁還高。
此項研究是將汽車放上可模擬行車狀態的動力計,再檢測其排放的戴奧辛值,汽車在惰轉狀態排放的戴奧辛濃度最高,為41.87皮克,引擎轉速在40%時,戴奧辛濃度即可下降至5.41皮克,據此推論,通勤族在等待紅燈路口吸收的戴奧辛量應最高。
汽油或柴油在引擎中燃燒不完全,再加上油品中存有戴奧辛生成的前趨物及氯源,都是生成戴奧辛的主因;根據國外的研究,輕型有鉛汽油車每行駛一公里排放的戴奧辛平均為280皮克-毒性當量,重型柴油車則更高,為5,100皮克-毒性當量。
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戴奧辛對人體及生物的毒性
戴奧辛對於生物之毒性來自於其特殊的結構,加上其化學上之安定性,使得全世界對於戴奧辛之管制工作一直不斷的在進行。在目前已知的戴奧辛中,以分子大小適當、結構為平面且對稱之2,3,7,8-TCDD毒性最大;另外,如2,
3, 3', 4, 4'-PeCB(105) 多氯聯苯,其兩個苯環之平面角約56度,分子形狀為非完全平面型,毒性僅為2,3,7,8-TCDD的萬分之一。
戴奧辛對人類的毒性最常見之症狀為氯痤瘡、損害肝臟與免疫系統、影響酵素的運作功能、消化不良及肌肉、關節疼痛、孕婦易致流產與產下畸型兒、男性荷爾蒙減少現象、雌性化、色素沈著、多毛症、增加皮膚脆弱性、出疹、出水泡、視力受損及膽硬脂血症。
人體的暴露途徑
| 人類受戴奧辛暴露的機會,可來自一般環境、意外的暴露及特定工業上的暴露;環境暴露部分,超過90%以上的來源,係經由日常飲食中的食物攝取而來。主要的暴露途徑,包含以下幾點:
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| 1.經由呼吸進入: |
| 燃燒行為、焚化爐氣體排放及機動車輛排煙等。 |
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| 2.經由食物進入: |
| (1)含戴奧辛的殺蟲劑、除草劑經由農作物吸收,再食入人體。 |
| (2)食物污染:由空氣傳輸到蔬菜、榖物、牧草,再經由食物鏈傳到人體。 |
| (3)水產品:水中戴奧辛經由生物濃縮,再經由食物鏈進入人體。
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| 3.水源: |
| 因戴奧辛於水中的溶解性極低,故大部分均由水中底泥吸附,水中含量極為微量,不致造成水源污染。 |
一般人體戴奧辛的攝取量及含量
經許多研究報告指出,工業化國家每公斤體重每日攝取戴奧辛的量約1-3pg
W-TEQ/kg-bw/day;或以體重約60公斤的成年人為例,每人每日約在50-200pg W-TEQ/人/天。世界衛生組織建議每人每日容許攝取量(Tolerate
Daily Intake, TDI)為1~4 pg W-TEQ /kg-bw/day(1998),若以體重60公斤成年人來說,每天最高的容許攝取量為240
pg W-TEQ。
1997年成功大學環境醫學研究所於某興建中焚化廠周圍採樣,血液中戴奧辛濃度平均值為47
pg-WHO-TEQ/g-lipid;另該所以不特定對象混合血液中戴奧辛濃度平均值為67 pg-WHO-TEQ/g-lipid。2004年環保署公佈其委託成功大學環境微量毒物研究中心主任李俊璋,抽檢全國十九座焚化爐附近的一千七百三十三位居民血液中的戴奧辛濃度,歷時四年的對全國運轉中焚化爐附近居民的血液戴奧辛抽測,平均值為19.7
pg-WHO-TEQ/g-lipid,較世界各國一般居民血液中戴奧辛平濃度13.1~48.5 pg-WHO-TEQ/g-lipid為低。
根據衛生署(九十年)針對民眾生活中所食用的水產品、肉品、乳製品等食品,以及國人人體血液中之戴奧辛含量進行監測,結果顯示包括豬肉類、雞肉類、牛肉類、魚類、蝦貝類、鮮乳類及奶粉類等,共計143件食品樣品的分析,戴奧辛含量檢測值介於0.30
pg WHO-TEQ/g fat至5.62 pg WHO-TEQ/g fat間,平均值為2.11 pg WHO-TEQ/g
fat,此結果均低於歐盟的最大管制限值。世界衛生組織建議戴奧辛的每日攝入容許量為4 pg WHO-TEQ/kg
bw (body weight)以下,由本調查的食品中戴奧辛背景值推估臺灣地區成年人的戴奧辛每日攝入量約為0.53
pg WHO-TEQ/day/kg bw,表示臺灣地區民眾經由飲食攝入的戴奧辛量甚低。在乳品方面,歐盟的監視管制限量為3
;奧地利同樣為3;西班牙則為5 (單位為pg WHO-TEQ/g fat)。
戴奧辛在土壤中的行為
| (1)移動性 |
| 一般來說,物質對於土壤之吸附力強的話,相對的此物質在土壤中的移動速度則變得緩慢,土壤中有機物多的話,對於親脂性物質的吸附力也會較強,戴奧辛類屬於Kow值較高之親脂性物質,對於土壤之吸附力很強,相對的幾乎不溶於水,因此在土壤中的移動性非常小。實驗顯示在土壤表層30cm土壤中的戴奧辛,8cm以下的土壤約佔整體的10%。實驗室以含40,000pg/g
TCDD之橙劑埋入土壤中,12年後再分析,發現僅移動4cm。根據日本大阪府能勢町的土壤實際調查數據,土深0∼5cm,戴奧辛含量為2,900pg-TEQ/g;5∼10cm為520
pg-TEQ/g;15∼20cm 為100pg-TEQ/g。0.5m、1.0m、2.0m深度的土壤都在1
pg-TEQ/g以下。 |
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| (2) 在土壤中分解性 |
| 土壤中的戴奧辛分解途徑有微生物分解及光分解,後者是屬於比較重要的分解機制,但是光線無法穿透至土壤內部,因此光分解反應僅能在土壤表面進行,而研究顯示在水分充足的情況下,會加速光分解反應。 |
| 無論是厭氧或好氧環境,都有報告顯示其具有分解的能力,但都不顯著。也有研究發現某種能分泌木質素分解酵素的白色腐朽菌,對於土壤中戴奧辛具相當的分解能力。
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| 3) 在土壤中半衰期
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| 砂及黏土約435日∼650日,表層約10年,深層可達100年。也有報告顯示水稻田可達25年
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戴奧辛在植物中的行為
有許多研究已經證實環境中的戴奧辛轉移至農產品之機制,食物為環境中的戴奧辛進入生物體(動物)的初步主要途徑。而植物吸收戴奧辛之途徑與生物體(動物)之直接食入大不相同,目前認為可能之途徑有:
| (1) 根部表面吸收。 |
| (2) 由根部吸收後往上輸送。 |
| (3) 土壤表面揮散附著於葉片上。 |
| (4) 葉片或果實被土壤顆粒污染。 |
| (5) 大氣中的微粒直接沈降於葉片或果實上。
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其中(1)∼(4)項有待進一步的研究才能證實,一般大多考慮大氣中微粒直接沈降於葉片上為主要途徑。由於戴奧辛屬於親脂性物質,許多有關大氣污染狀況之研究多以含臘質較高的葉片表皮細胞為簡易監測指標植物,也有研究報告顯示德國森林中之土壤比一般農業用地之戴奧辛類濃度高出3倍以上,這可能是因為森林中針葉樹之樹葉掉落地面經年累月造成。
日本田村有希博士在西元1999至2002年間研究發現土壤與大豆根、莖、葉各部分戴奧辛的濃度關係。在不與污染土壤接觸情形之下,土壤戴奧辛濃度為767
pg/g時(高污染土壤)、大豆果實濃度為0.0015 pg/g、豆莢濃度為0.44 pg/g、莖濃度0.41
pg/g、根濃度102 pg/g;土壤戴奧辛濃度為52 pg/g時(低污染土壤)、大豆果實濃度為0.0012
pg/g、豆莢濃度為0.66 pg/g、莖濃度0.22 pg/g、根濃度11 pg/g。由此可知戴奧辛的確可能由土壤轉移至植物體中。
在上述兩種含不同戴奧辛濃度的土壤栽種大豆所得結果中,可發現大豆果實的戴奧辛濃度比其他部位的濃度低,甚至是其百分至千分之一。因此,以世界衛生組織建議之每人每天容許攝取量1~4pg/kg-bw,60公斤成年人每日最高攝取量240pg的標準來看,大豆中的戴奧辛濃度不會對人體造成太大的影響。
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