环境中汞及其化合物的来源
汞在常温下就可蒸发,因此,空气中的汞包括汞蒸气和含汞化合物的粉尘。
汞进入环境,大致有两方面的原因。一是汞的天然释放,例如汞矿被河水冲刷、溶解并蒸发进入大气,然后被雨水冲洗进入地面水。天然释放的汞量虽然较大,但由于分布均匀,浓度较低,一般不对环境造成危害。另一方面,是由于人类的生产活动(汞的生产及使用)而将汞带入环境,这是造成汞对环境污染的主要原因。
在汞的生产及使用中。常造成汞的流失或泄漏,汞蒸气直接挥发进入空气中,含汞农药喷洒时进入空气中,以及油、煤、矿物在燃烧过程中含汞化合物的挥发等等。都能给汞进入环境提供机会。而水银法氯碱厂、用汞化合物作焦化剂的化工厂,以及汞矿山、汞冶炼厂、使用汞作材料的电器、仪表厂等则是汞的主要污染源。
由于水银电解法生产的烧碱质量较高,有些化工工艺(如化学合成纤维生产过程)需要水银法生产的高质量烧碱,因而水银法目前仍有相当的比例。瑞典、西德、意大利、加拿大等国均以水银法为主。日本水银法的使用也曾达到95%.由于水银法造成对环境的严重污染,有的国家也逐渐将水银法改为隔膜法,不少国家加强了对汞的回收,力求最大限度地减少汞耗。较先进的电解厂的汞耗已从每吨碱几百克降到2~3g,最低的日本鹿岛电解厂已降到0.63g/t碱。我国以隔膜法为主,但也有十多个水银电解厂由于工艺、设备落后,管理水平差,汞耗高,汞污染严重。
水银电解厂产生的含汞“三废”包括含汞盐泥和其他污泥,冲洗废水,解汞器产生的含汞氢气和槽头、槽尾含汞废气等。水银泄漏到地面会引起空气中汞浓度升高。含汞氢气中汞若不彻底除去,氢气将把汞带到使用它的场合。例如用含汞氢气生产的盐酸去加工酱油,汞将进入人体。槽头、槽尾含汞废气将直接影响操作工人的健康。
乙炔法氯乙烯是以乙炔和氯化氢为原料,以含氯化汞的活性炭(含汞量10%~20%)为触媒,并在~℃下合成的。由于氯化汞的升华,使粗氯乙烯合成气中含汞高达mg/m3.这些汞若不先加处理,而在后续工序水洗塔中被水洗下,直接排放,将严重污染水域。
乙炔法生产乙醛使用硫酸汞作催化剂,也将产生含汞“三废”污染。20世纪50年代日本发生的水俣病就是上述汞催化剂流失后,经过转化生成甲基汞而引起的。
汞的无机和有机化合物生产,如氯化汞、硫酸汞、甘汞、雷汞、硝酸汞、硫化汞、砷酸汞、乙基磷酸汞、醋酸苯汞、乙基三氯苯酚汞等等,汞蒸气和含汞粉尘对人体的侵蚀是很严重的。
汞冶炼也是含汞废气的重要来源。多数汞采用火法冶炼,即在高温下焙烧汞矿石和其他含汞原料,汞以汞蒸气进入炉气,再从炉气中冷凝回收汞。由于汞蒸气冷凝不彻底,致使大量汞随炉气排入大气。湿法炼汞则会造成废水污染。
某些铅锌矿、硫化铁矿含汞,因而在有色冶金、硫酸生产中,焙烧这些矿石时,汞蒸气进入烟气而造成污染。在仪表、电器工业中,玻璃水银温度计、水银柱血压计、气压计、水银整流器、电子管等仪表和电器生产中,由于有热加工和汞敞露,或玻璃破碎或操作疏忽而造成汞的流失,因而造成汞蒸气散发,污染厂区及环境。
汞对人体的危害
空气中的汞蒸气通过呼吸道进入人体。在生产场所,无机汞和有机汞往往以粉尘形式进入气管和肺部。氯化汞及脂溶性有机汞,可经皮肤皮囊(或皮脂腺)被吸收而引起中毒。在海洋、河流汞污染较严重地区,由于鱼对汞有高度富集作用,食用带汞的鱼类,汞经消化系统为人体所吸收。
经呼吸道吸入的汞,在一般情况下,仅有一部分进入血液,其余部分经消化道排出。汞蒸气在人体的血液中可以以金属汞蒸气或氧化汞两种形态存在。一部分氧化汞产生于血液中,一部分则发生于肌肉组织上。元素汞在人体内被氧化而变为汞离子以致产生中毒反应。在多数情况下,汞中毒是由于汞离子引起的。
汞对人体的神经、口腔等都能引起急性和慢性中毒。人汞中毒后临床症状,开始是疲乏、头晕、失眠和肢体末梢(如手指、脚趾、嘴唇、舌、齿、齿龈等)麻木,稍后有刺痛的异常感觉,随后便是动作失调、语言不清、耳聋、视力模糊。如果治疗不及时,将造成终身疾病或丧失劳动能力,以致中毒死亡。
有资料表明,如吸入浓度为0~μg/m3含汞蒸气的气体,则会发生严重的急性中毒,足以导致生命危险和长期破坏神经系统。又有调查资料表明,当空气中汞蒸气浓度在μg/m3水平时,一般人呼吸3~4年可导致慢性中毒,呼吸4个月可出现汞吸收。当空气中汞蒸气浓度在14.17μg/m3时,被调查的工龄在1~20年之内的36名工人中,无一例汞中毒。
按照我国卫生标准的规定,车间空气中金属汞的最高允许浓度为10μg/m3。居住区大气中汞的最高允许浓度为0.3μg/m3(指日平均值)。
汞蒸气的治理
目前,国内净化汞蒸气的方法主要有吸收法、吸附法和联合净化法。但是,如果来自污染源的含汞气体浓度很高,应先采用冷凝法进行预处理,以便先回收易于冷凝的大部分汞
例如,在水银法电解氯碱生产中,从解汞器出来的氢气温度达90~℃,带有大量汞蒸气和水蒸气,这种氢气首先被冷却到40℃以下,此时大部分汞和水的蒸气被凝结并回流入解汞器。但氢气含汞仍很高,后续工序国内有两种,一是将低于40℃的氢气进一步冷却到5~10℃,使氢含汞降到4~5mg/m3.这一工艺需要解决“冷源”,且净化后氢气含汞仍较高,没有解决汞污染问题。二是采用溶液吸收法处理,一般可使氢气含汞降到10~20μg/m3,基本解决汞蒸气的污染问题。