“毒土地”里的萘和苯并芘

2023年11月，一桩发生在上海，因土地污染而引起的标的超过100亿元人民币的官司引起了众人的关注，“毒土地”一词也因此成为“热搜”。从媒体披露的情况看，这块所谓“毒土地”的超标污染物主要是萘和苯并芘。那么，什么是萘和苯并芘？它们从何而来？对人体健康到底有什么危害呢？

萘和苯并芘从何而来

碳是自然界中分布很广的元素之一，虽然碳在地壳中的含量并不大（只占地壳质量的约0.02%），却是构成生物体最主要的元素，这与它的原子结构有关。碳原子核内有6个质子，核外有6个电子。6个电子中的2个是内层电子，不参与化学反应；另4个是价电子，可以与其他原子形成4个化学键。碳原子能够与氢、氧、氮、磷、硫等形成稳定、强度中等而形式多样的共价键，这也是碳能够形成结构复杂、种类繁多的有机化合物和生物物质的基础。

根据成键两原子间共用电子的对数，可以将共价键分为单键、双键和三键。两原子间共用一对电子的共价键称为单键，如C—C、C—O、C—H；两原子间共用两对电子的共价键称为双键，如C=C、C=O；两原子间共用三对电子的共价键称为三键，如C≡C、C≡N。以甲烷、乙烯、乙烷为例：天然气的主要成分是甲烷（分子式CH4），甲烷分子的构型为四面体型，分子中1个碳原子与4个氢原子形成4个C—H单键；乙烯（分子式C2H4）分子的构型为平面型，分子中存在1个C=C双键，2个碳原子和4个氢原子共平面；乙炔（分子式C2H2）分子的构型为直线型，分子中存在1个C≡C三键，2个碳原子和2个氢原子处于同一条直线上。

1825年，英国科学家M.法拉第首先发现了苯，他用蒸馏的方法得到一种液体，并将其称为“氢的重碳化合物”。1834年，德国科学家E.米切利希通过蒸馏苯甲酸和石灰的混合物，得到了与法拉第所制液体相同的一种液体，并将其命名为苯。待有机化学中正确的分子概念和原子价概念建立之后，法国化学家C.-F.热拉尔等人确定了苯的分子式为C6H6。1865年，德国化学家F.A.凯库勒提出了苯分子的环状结构式并沿用至今。通过结构式可知，苯分子是由6个碳原子构成的一个六元环，每个碳原子连接1个氢原子，但苯环中的碳碳键是一种介于单键和双键之间的独特的键。

常温下，苯为无色的易燃液体，具有强烈的芳香气味，是一种致癌物质。苯能够起取代反应、加成反应和氧化反应，生成的一系列化合物可作为塑料、橡胶、纤维、染料、药物、去污剂、杀虫剂等的原料。苯难溶于水，但溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强，是一种良好的有机溶剂。可以说，苯是重要的基本有机化工原料，其产能和生产技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。不过对于人体健康而言，苯的毒性很大，慢性中毒者会导致造血功能受损；严重的情况下，急性中毒者会抽筋，甚至失去知觉。因此各国对于苯作为溶剂使用都有严格控制。

含有两个或两个以上苯环的芳香族化合物被称为多环芳烃，多环芳烃可分为非稠环型和稠环型。其中，两个或两个以上的苯环以共用两个相邻碳原子的方式相互稠合而成的化合物被称为稠环芳烃。萘（分子式C10H8）就是一种最简单的稠环芳烃，由两个苯环共用一个相邻的碳原子而形成。萘为无色、有光泽、具香樟木气味的片状晶体。萘有很大的挥发性，又有特殊的气味，所以早期常作为驱虫剂、防蛀剂使用。但人体长期大量接触萘，可引起头痛、乏力、恶心、呕吐等症状。更严重的是，萘进入人体后会被缓慢吸收，通过肝脏分解成多种具有溶血性的代谢物，从而导致溶血性贫血症。现在，萘已经很少用于生产杀虫剂了，而主要用于生产邻苯二甲酸酐和苯磺酸盐。其中，邻苯二甲酸酐应用于增塑剂、树脂合成及药物中间体，苯磺酸盐的甲醛缩合物则应用于混凝土的减水剂。

含有四个苯环的叫芘（分子式C16H10）。芘为有机合成原料，可用于制作染料、合成树脂、工程塑料、杀虫剂、增塑剂等，对人体肾脏和肝脏有毒性。含有五个苯环的叫苯并芘（分子式C20H12）。苯并芘有多种异构体，其中苯并（a）芘是强致癌物，能诱发肺癌、胃癌、膀胱癌等多种癌症；还具有致畸性和致突变性，能通过母体经胎盘影响子代，从而引起胚胎畸形、死亡，或幼儿免疫功能下降等。苯并（a）芘为深黄色晶体，最初由煤焦油中分离出来，难溶于水，易溶于各种有机溶剂。煤、石油、褐煤、页岩等燃烧或蒸馏时，都可能产生苯并（a）芘。

萘、芘、菲、蒽、苯并（a）芘这些稠环芳烃分子都很稳定，在自然状态下不易分解，所以有很好的工业用途。但也正因它们有很好的稳定性，所以解离过程非常缓慢，对自然环境的破坏存在长期性。

炼焦与稠环芳烃

煤焦油和其他化石燃料的加工过程是稠环芳烃的最大来源。以炼焦为例，炼焦是现代钢铁工业的一个重要环节，根据炼焦加热终温的不同，炼焦过程可分为高温干馏（温度为900～1100℃）、中温干馏（温度为700～900℃）和低温干馏（温度为500～700℃）三类，通常所说的炼焦指的是高温干馏。炼焦可产生焦炭、焦炉煤气、煤焦油、沥青等多种副产品。

在炼焦过程中，煤炭中的各种化学键多多少少会发生断裂或重新组合，由于煤炭中最多的原子是碳原子，所以化学键断裂后，人们可以很容易得到焦炭。焦炭最重要的用途是高炉炼铁，其次用于铸造与有色金属冶炼工业，少量用于制取碳化钙、二硫化碳、元素磷等。

炼焦过程中会产生一些混合气体，即焦炉煤气，如氢气、二氧化碳、氨气、乙烯、硫化氢等。焦炉煤气的热值较高，既可作为炼钢等过程中的燃料，又可用来制取甲醇、氢气，还可作为民用燃气的气源。

炼焦过程中还会生成一种具有刺激性臭味的黑色或黑褐色黏稠状液体，即煤焦油（又称焦油），这也是稠环芳烃的最大来源之一。目前从煤焦油中已鉴定出近500种化合物，含量约占煤焦油质量的55%。含稠环芳烃的煤焦油如果渗入地下，就会污染土壤甚至地下水。所以，很多焦化厂附近都有被污染的土地。这些被污染的土地如果不加以治理，仅靠土壤的自净能力，几百年甚至上千年都难以恢复到原有状态。

不仅仅是焦化工业，秸秆燃烧、机动车尾气排放、散煤燃烧等都会产生稠环芳烃。多年前，我国北方居民一到冬季就靠烧煤取暖，大量污染物被排放到居室内外，既不安全，又污染环境。近十年来，我国积极推进“煤改电”工程，不仅大量减少了燃烧散煤造成的空气污染，还提高了取暖安全性，提升了居民幸福感。

土壤污染防治，任重而道远

土壤污染防治关系到农产品质量安全和人居环境安全，涉及公众的切身利益。我国土壤污染防治起步相对较晚，技术积累尚不足。1995年，我国制定并发布了第一个《土壤环境质量标准》，规定了土壤中污染物的最高允许浓度指标值及相应的监测方法。2005年4月—2013年12月，相关部门开展了首次全国土壤污染状况调查，初步掌握了全国土壤环境总体状况，随后陆续出台了一系列加强土壤污染防治工作的政策文件。2016年5月28日，国务院正式制定发布《土壤污染防治行动计划》，这是中国继大气、水之后发布的第三个污染防治行动计划，也是全国土壤污染防治工作的行动纲领。

土壤污染途径众多，具有隐蔽性、潜伏性、累积性、长期性和难恢复性，相比大气和水，其防治难度更大、周期更长、投入更多、见效更慢。所以，土壤污染防治需要考虑土地利用类型、污染物类别、污染程度、技术经济条件等因素，综合确定防治思路。对于已被污染的土壤，应该实施风险管控，建立土壤污染综合治理体系，可采用多级净化、去污、压缩减容、固化等多种技术联合处置，将土壤污染物移除、削减、固定，或将风险控制在可接受水平。对于未被污染的土壤，要以预防为主，采取切断污染源、优先保护等措施进行防控。

【责任编辑】谌 燕