《ACS Chemical Health & Safety》：Trichloroethylene─A Review of Its Safety Concerns and Environmental Hazard Levels
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本综述系统评述了三氯乙烯（TCE）的环境行为、健康风险及管控策略，涵盖了其工业应用、环境持久性、致癌性（如肾癌、肝癌）等核心安全关切，并分析了国际机构（如IARC、EPA、WHO）的法规限值（如空气2.3 μg/m3、饮用水0.02 mg/L）。文章进一步探讨了物理（如土壤蒸气抽提SVE）、化学（如高级氧化）及生物（如厌氧生物降解）修复技术的优劣，强调在可持续发展和公共卫生保护背景下，逐步淘汰TCE并推广替代材料的紧迫性。
三氯乙烯（Trichloroethylene, TCE）是一种在室温下易于挥发的氯代烃类溶剂，自20世纪20年代商业化以来，广泛应用于金属脱脂、制冷剂生产及纺织品加工等工业领域。尽管其具有不可燃等实用特性，但TCE的持久性、在环境中的高迁移性以及对人体健康的严重危害，使其成为全球备受关注的重点污染物。本文将从其环境行为、健康效应、国际法规、修复技术及全球现状等多个维度，对TCE进行系统梳理。
2. 三氯乙烯的安全特性、化学反应性及毒性效应
在常温下，TCE本身不具有反应性、爆炸性或易燃性。然而，在温度超过400 °C或靠近焊接操作时，TCE会在空气中分解，产生剧毒的光气（phosgene）、氯化氢和一氧化碳。与强碱物质（特别是在加热条件下）反应会生成具有神经毒性的副产物。未稳定的TCE能与铝发生剧烈反应，释放出氯化氢和六氯丁烯蒸气。因此，在处理铝材，尤其是存在铝屑时，必须使用经过稳定化处理的产品。
TCE对人体和生物体的危害途径多样：
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吸入：具有毒性，甚至可能致命。会刺激鼻喉，损害神经系统，导致头痛、恶心、头晕、嗜睡、意识模糊，严重时可致昏迷。
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皮肤接触：对皮肤有中度至重度刺激性，引起疼痛、红肿。蒸汽也会刺激皮肤。虽可经皮肤吸收，但通常不会引起严重的全身性有害效应。
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眼睛接触：对眼睛有刺激性，高浓度蒸气也会刺激眼睛。
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食入：可刺激口腔、喉咙和胃部，症状与吸入相似。
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长期（慢性）暴露效应：可能导致皮肤干燥、发红、开裂（皮炎）；损害神经系统，出现头痛、疲劳、记忆力减退、易怒、抑郁、思维能力下降等症状；影响面部和颅神经，导致听力损失；损害肝脏、肾脏和免疫系统。
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致癌性：被确认为致癌物，已知可导致肾癌、肝癌以及淋巴系统癌症。
3. 三氯乙烯的国际和国家法规与指南
国际癌症研究机构（IARC）将TCE归类为1类人类致癌物。世界卫生组织（WHO）为其设定了空气质量指导值（2.3 μg/m3）和饮用水指导值（0.02 mg/L）。美国政府工业卫生学家会议（ACGIH）将其列为A2类可疑人类致癌物，并规定了阈限值（TLV）：时间加权平均浓度（TWA, 8小时平均）为10 ppm，短期接触限值（STEL）为25 ppm。美国环境保护署（EPA）为TCE设定了参考浓度（RfC）为0.002 mg/m3，参考剂量（RfD）为5 × 10–4mg/kg/天（慢性暴露），饮用水中最高污染物水平（MCL）为0.005 mg/L。美国国家职业安全卫生研究所（NIOSH）推荐的暴露限值（REL）为2 ppm（麻醉气体用途）和25 ppm（其他暴露）。职业安全与健康管理局（OSHA）规定的允许暴露限值（PEL）为100 ppm（TWA），上限浓度为200 ppm，且每2小时内5分钟最大值不得超过300 ppm。
4. 三氯乙烯的储存、经济与特性
4.1. TCE的储存与处理
TCE需在受控条件下并按照国际化学品安全标准储存，以防分解、泄漏和意外暴露。应储存在阴凉、干燥、通风良好的区域，推荐储存温度为15–25 °C。必须远离热源、火花、明火和阳光直射。储存容器应选用耐化学腐蚀的材料，如不锈钢（316L级）或涂层碳钢，严禁使用铝或铝合金。建议用惰性气体（如氮气）对储罐或桶顶空进行吹扫。储存环境需配备有效的通风系统和防泄漏围堵系统。所有容器上必须清晰张贴GHS危险标签。
4.2. TCE的经济性
据预测，全球TCE市场在2021年至2031年间将以0.9%的复合年增长率（CAGR）增长，市场规模预计将从2020年的5.7678亿美元增至2031年的6.4152亿美元。其增长主要动力来源于在氢氟碳化物制冷剂、脱脂剂和去渍溶剂中的应用。从地区分布看，东亚和北美是主要的生产和供应中心，中国是全球最大的TCE出口国，而德国是最大的进口国。价格方面，TCE价格在2022年左右达到高点后，随着替代材料的推广和环境法规的收紧，呈现下降并趋于稳定的趋势。
5. 三氯乙烯健康效应研究
5.1. TCE吸入与肺癌
流行病学研究表明，TCE暴露与肺癌风险增加之间的直接证据有限且不一致。动物实验，特别是在小鼠中，显示TCE可诱发肺部肿瘤，但这与小鼠肺部富含Club细胞有关，而人类肺部此类细胞稀少，因此将小鼠数据外推至人类存在不确定性。职业和环境暴露研究未发现TCE与肺癌有明确关联，但混合溶剂暴露可能带来更高风险。目前，TCE暴露与其他呼吸系统影响（如哮喘、过敏性肺炎）的关联证据也有限，但与系统性硬化症和肺静脉闭塞性疾病（PVOD）的关联得到了一些研究支持。
5.2. 环境毒物TCE效应研究及其与帕金森病的关联
对老年小鼠的研究表明，口服TCE会导致肠道发生显著变化，这些变化与帕金森病患者观察到的改变相似。这表明TCE可能通过肠-脑轴影响肠道微生物组，从而增加帕金森病等慢性疾病的风险。
多项队列研究和病例对照研究评估了TCE的致癌性。一些研究发现长期职业暴露于TCE与肾癌、肝癌、淋巴瘤风险增加有关，但结果并非完全一致。除了致癌性，TCE还具有神经毒性、肝毒性、肾毒性，并有证据显示其可能具有致畸性和遗传毒性。
6. 环境水平
6.1. 水
TCE在各类环境水源中广泛检出。工业废水中浓度可能超过200 mg/L，而环境监测中报告的浓度通常较低（10-100 mg/L）。TCE可被植物吸收并通过土壤迁移至地下水。由于其高挥发性，使用受TCE污染的水进行沐浴、淋浴或游泳会增加吸入暴露风险。因此，TCE浓度超过5 ppb的水不推荐用于生活或农业用途。
6.2. 土壤
TCE是土壤和地下水中的主要污染物。其具有中等水溶性（25 °C时为1.1 g/L）和高蒸汽压，易于穿透土壤层进入含水层。在好氧条件下持久性强，在厌氧环境中可通过微生物还原脱氯降解，产生二氯乙烯（DCE）和致癌物氯乙烯（VC）。土壤TCE污染还会导致蒸气入侵，威胁室内空气安全和居民健康。
6.3. 空气
TCE的高挥发性使其易从工业源、废弃物场地和污染土壤进入大气。在大气中，TCE主要与羟基自由基（·OH）反应，半衰期约7天。在阳光和氮氧化物（NOx）存在下，TCE参与光化学氧化反应，促进对流层臭氧和二次有机气溶胶（SOA）的形成，加剧空气污染。虽然其臭氧消耗潜能（ODP）远低于CFCs，但持续排放仍可能对臭氧层恢复产生轻微影响。
7. 污染环境中三氯乙烯的去除方法
针对TCE污染，已发展出多种物理、化学和生物修复技术：
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活化过硫酸盐氧化：快速有效，但受pH和环境影响，可能产生有毒副产物。
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厌氧生物降解（还原脱氯）：成本低、可完全降解TCE，但耗时长，需厌氧条件，且可能产生VC。
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土壤蒸气抽提（SVE）：简单、成本低，但在粘土或潮湿土壤中效率低。
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电阻加热（ERH）：对致密土壤有效，能快速降低TCE浓度（高达98%），但能耗高。
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电化学破坏：可控、可靠，但设备昂贵，可能产生氯仿等副产物。
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碳纳米管（CNTs）：吸附能力强，可选择性修饰，适用于低浓度TCE，但成本高，存在纳米毒性风险，回收困难。
8. 关于三氯乙烯的当前全球展望与未来挑战
TCE作为一种重要的环境污染物，其使用在发达国家受到严格限制，但在部分发展中国家仍持续应用。历史遗留和当前排放导致大量土壤和地下水污染点存在，修复治理面临技术难度大、成本高的挑战。未来主要挑战包括：开发更高效、低成本的修复技术；寻找并推广安全、经济、性能相当的替代品；加强法规政策执行与监管；提高公众和从业人员的风险意识；以及促进国际合作，共享信息与技术。
9. 结论
三氯乙烯（TCE）因其广泛工业应用、环境持久性以及对人类健康的严重危害（包括致癌、神经毒性、肝肾损伤等），成为一个复杂的全球性环境与健康问题。尽管国际社会已建立相关法规限值，并发展了多种修复技术，但其在特定地区的持续使用、历史遗留污染场地的治理以及替代品研发推广的挑战依然严峻。逐步淘汰TCE、加强污染管控与修复、保护公共健康，是实现可持续发展目标的重要环节。
