二恶英、氯乙烯及经过验证的补救措施背后的科学

美国境内每天运送近500万吨危险材料，因此从统计学上来看，化学品泄漏量并不大，但影响却深远。最近在美国东巴勒斯坦和其他地方发生的泄漏事件，突显出急救人员、运输人员和政府机构在化学品泄漏后的清理工作中面临的挑战。本文将深入探讨氯乙烯背后的科学、二恶英的影响以及科学文献中潜在的补救措施。

最后，未来危险材料的运送，不可避免地会发生事故，但我们能学到哪些可能有助于指导未来的决策，以更好地跟踪、应对以及带来更好的结果？

即使在东巴勒斯坦进行了受控燃烧，仍有大量氯乙烯释放到周围环境中，包括土壤、水和空气。氯乙烯是一种广泛使用的化学品，在建筑、电子和包装等行业有诸多应用。然而，氯乙烯是一种已知毒性的致癌物质。

摄入、吸入或皮肤接触氯乙烯会导致其被吸收到血液中，并被输送至肝脏。在肝脏中，氯乙烯通过细胞色素p450酶代谢，产生一种高活性中间体环氧氯乙烷 (图1)。该分子含有环氧化物基团 (以红色突出显示)，可以轻易地与DNA中的碱基结合 (如鸟嘌呤)，从而形成DNA加合物。这些加合物可引起DNA突变，最终可能导致癌症的发生。

图1: 氯乙烯的DNA诱变机制：一旦氯乙烯被运输至肝脏，细胞色素p450酶即将其转化为环氧氯乙烷，然后与DNA上的碱基发生高活性反应 (例如与鸟嘌呤残基反应) 从而形成DNA加合物。

氯乙烯在环境中的半衰期很短：从土壤中蒸发需要0.2-0.5天；从水中蒸发要0.8小时；在空气中通过气相反应降解需要1.5天。因此，从长远来看，氯乙烯的补救措施不像环境中的二恶英等持久污染物那么重要。虽然有多种补救方法 (物理或化学方法)，但它们可能只适用于那些持续接触氯乙烯的区域或人。

二恶英是一种环境污染物，由2, 3, 7, 8-四氯二苯-并-对二恶英和许多其他二恶英类化合物组成，这些化合物是燃烧氯乙烯产生的副产品。而美国环保局 (EPA) 尚未检测二恶英的含量，这令许多专家感到担忧，因为二恶英是持久存在的，而且人类接触的二恶英90%是通过食品。

二恶英具有高毒性，可以模拟或激活转录因子，导致基因表达失调，引起许多生理功能紊乱。它还会干扰许多激素，如雌激素、雄激素和甲状腺激素，引起生殖、发育和免疫系统异常。

回顾CAS内容合集 (CAS Content Collection^TM) 中有关二恶英去除的专利情况，呈现出几个关键趋势。热分解和分解催化剂是去除二恶英的两种主要方法，许多专利都集中在去除空气或飞灰中的二恶英。去除土壤中二恶英的研究仍然有限。Fu等人讨论了使用改性活性炭 (V5-Mo5-Ti) 作为一种有希望的催化吸附材料来控制有机污染土壤热脱附过程中二恶英的排放。

该领域的主要参与者包括三菱重工——他们在2000-2003年间申请了90多项专利 (图2)，以及在过去5年中来自中国的新兴参与者 (图3)。在这些专利中对热分解、烟道气、焚烧炉烟道气和分解催化剂等概念的讨论频率很高。三菱重工提交的专利JP2006239484要求保护一种使用激光光催化对颗粒上的卤化物进行热分解的装置，从而限制二恶英的产生。专利CN115708995要求保护一种具有二恶英分解催化剂的装置，用于去除烟道气中的二恶英。

图2: 二恶英分解领域的专利权人 (前12)

图3: 二恶英分解的专利申请趋势

图4: 专利中讨论的二恶英分解的主要概念

在发生这样的事故后，人们往往会关注物理层面的挑战或缺点，但另一个需要考虑的重要因素是信息。至关重要的是，任何安全协议或处理指南都能让急救人员和响应机构轻松访问。从普遍意义上讲，运输化学品的人对所有危险材料进行适当跟踪也是至关重要的。集成数据并提高整个供应链的准确性和效率的解决方案变得更有价值。Rinchem是一家管理着全球最复杂供应链的公司，每年安全运输超过40亿的化学品，他们是利用CAS登记号 (CAS RN^TM) 确保化学数据准确并跨来源集成的组织应用实例。

虽然有各种预防方法 (从限制、政策等方面)，但如何最好地清理和最大限度地减少健康和环境问题，这一挑战仍有待解决。虽然科学研究和出版物已经取得了一定进展，但还应该考虑到危险化学品的易于获取和更好的可追溯性。最后，在消防部门可能人手不足或缺乏危险物质协议培训的情况下，准确识别泄漏的化学品并获得正确的安全协议至关重要。只有为未来的泄漏和事故情况做好准备，我们才能将不可避免的影响降至最低。

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