水环境中的汞_国内水环境汞污染防治

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环境中污染物的控制及处理技术进展

水环境中的汞的污染与控制

邹月

（中南大学 化学化工学院 应用化学1103班，湖南 长沙，410012）

摘要：汞是水环境中毒性最大的污染物之一，但其生态及毒性作用取决于其存在的化学物种。不同的汞化合物在自然水环境中的迁移及转化与各种物理，化学及生物等因子相关，由于特殊的物理化学性质和强的毒性,汞已经成为全球关注的污染物。本文综述了当前对于汞在水环境中的物化性质，汞污染与健康的关系，主要是汞污染来源与处理技术。

关键词：汞污染，汞污染与健康，污染来源，处理技术

1、前言

重金属元素对环境和人类健康造成极大的危害，其中尤以汞，铅，铬等毒性为最大。而汞的毒性排列首位。汞：又称为水银，呈现银白色金属一种有毒一价和二价金属元素又是常温下唯一的液体金属而随着现代社会发展汞的污染问题已日严重。

作为毒性元素的汞在自然界分布广泛，自然条件下水环境中的汞含量很低。但是由于过去工业化对于汞及其化合物的大量应用，再加上在农业中普遍使用的有机汞，造成汞对表层水及沉积物的严重污染.由化石及其他燃料燃烧所释放出来的汞通过大气的长距离传播使得淡水系统及相应生物圈乃至远离直接人为污染源地区的汞含量也大幅增高。

由于汞化学的复杂性，很难预测汞污染物在自然环境中的行为。沉积物既可储存汞也可作为汞源。而沉积物一旦被污染，就可持续很多年对水生物产生污染。依据不同的物理，化学及生态条件，水环境中各种汞化合物可互相转化，可从沉积物释放到水相，可被水生物吸收，可逸散到大气中，亦可随沉积物传输到未受污染的区域[1]。

汞的生态及毒性效应主要取决于其存在的化学形式或类别。汞中毒会对人体脏器产生许多影响。导致脑组织损害先于其他各组织，主要损害部位为大脑皮层，小脑和末神经，中毒症状主要：头疼，疲乏，健忘和精神异常等等。

无机汞化合物可转化为对水生物毒性大的多的有机形态甲基化合物。作为有效的神经毒素，甲基汞的生成犹为重要。甲基汞易透过胎盘从母体转移胎儿。对经常使用含甲基汞鱼的正常妊娠妇女研究表明，胎儿的红血胞中甲基汞量比母体高30%。因胎盘转移使胎儿产生严重的胎儿性甲基汞中毒的在日本已有多起报道。从而重金属的环境问题进越来越受到人们极大关注[2]。

2、汞污染来源

汞污染来源分为两个：一是来于人为造成汞污染，二是来于自然源。自然源有：火山，1

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自然风化，土壤排放和植被释放等。而汞在岩石的浓度0.3mg/g汞在自然环境中的本底值不高, 在森林土壤中约0.029-0.100mg/g耕地中0.300 ～ 0.700μg/ g ,更低粘土中0.03～0.034 μg/ g;大气中为0.5～5 ×10-2 μg/ m3;河水中1.0 μg/ L , 海水中0.3, μg/ L ,雨水中0.2 μg/ L , 但某些泉水中可达80μg/ L以上[1]。世纪以来,随着工业的发展,汞的用途越来越多,汞的产量剧增,从而使大量的汞进入环境。目前全世界每年开采利用的汞量约为1 万吨以上,其中大多部分成为三废进入环境。如:在氯碱工业中每生产1 吨氯,就流失100～200 g 汞;生产1 万吨乙醛就有500～1500 g 汞排入环境。采金工业中,用汞提金是简单廉价的工艺,但也造成了大量的汞污染环境。我国是燃煤大国,煤中的汞使大气中汞浓度大大增加,发电厂附近的土壤、水体中汞的含量也随之增高,因此,农产品中汞含量也增加。在日常生活中,大量废弃日光灯和电池中的汞也污染环境。其他如矿藏的开采冶炼,火山的喷发,都是环境中汞的重要来源。

3、汞对人类健康的影响

汞进入人体后,无机汞50 %与血浆蛋白结合,有机汞90 %与红细胞结合,依次分布到脑、肾、肝、肠、心、肺、呼吸道黏膜和皮肤。机体吸收的汞化合物约80 %积蓄于肾近曲小管中,睾丸、甲状腺、头发、指甲中亦有一定的含量。汞具有很强的神经毒性,金属汞中毒主要有头痛、头晕、乏力等全身症状;过量吸收汞蒸汽的主要靶器官是中枢神经系统,主要表现为兴奋性增高,震颤和植物神经功能紊乱;口腔消化道症状主要可引起口腔炎、齿龈肿痛、糜烂出血等,消化道出现恶心、呕吐、腹痛腹泻、食欲不振等;头面及四肢皮肤可出现红色斑丘疹;个别病人可出现间质性肺炎。无机汞中毒,可致腐蚀性肠炎,出现消化道症状,严重者出现虚脱、休克。有的病人出现腰痛、尿少,蛋白尿等肾损害,重者出现急性肾功能衰竭等。

汞对人体的毒性,在很大程度上决定其存在形式。汞和甘汞(氯化亚汞)等难溶于水,因此肠道的吸收率小于5 % ,毒性小。但是,经呼吸道吸入则易使机体中毒,因为肺泡的吸收率高达80 %。而升汞(二氯化汞),其毒性很强。甲基汞、乙基汞、二甲基汞等有机汞化合物,其毒性更强。由于它们能溶入人体的一切组织,与各种酶及蛋白质等结合,破坏机体功能。值得注意的是,自然界的汞、无机汞能在微生物的作用下转化为有机汞,在鱼体、其他动物及人体中的无机汞也会转化为有机汞。因此,汞的慢性中毒实际上都是有机汞作用的结果[3]。

4、汞污染处理技术

4.1 物理和化学法处理含汞废水

处理含汞废水的方法很多，但主要针对无机汞，对有机汞的处理方法目前尚处于研究阶段。含汞废水的处理及回收汞通常是同时考虑的，其传统的处理方法主要有化学沉淀法、金属还原法、活性炭吸附法、离子交换法、电解法、微生物法等。4.1.1 化学沉淀法

化学沉淀法是应用较普遍的一种汞处理方法，能处理不同浓度、不同种类的汞盐，尤其 2

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当汞离子在水溶液中浓度较高时，应首先考虑化学沉淀法，常用的方法有混凝沉淀法和硫化物沉淀法两种。

混凝沉淀法其原理是在含汞废水中加入混凝剂(石灰、铁盐、铝盐)，在pH为8~10的弱碱性条件下形成氢氧化物絮凝体对汞有絮凝作用，使汞共沉淀析出。一般铁盐除汞效果比铝盐好。

硫化物沉淀法利用弱碱性条件下Na2S、MgS中的S与Hg之间有较强的亲和力生成溶度积极小的硫化汞沉淀而从溶液中除去。

用化学沉淀法易于快速去除大量的金属离子，但由于受沉淀剂和环境条件的影响，出水浓度往往达不到排放要求“因此还需进一步处理”产生的沉淀物必须很好地处理和处置，否则会造成二次污染。4.1.2 电解法

电解法是利用金属的电化学性质，在直流电作用下，汞化合物在阳极离解成汞离子，在阴极还原成金属汞而除去废水中的汞。该方法是处理含有高浓度无机汞废水的一种有效方法，处理效率高。但这种方法缺点是水中的汞离子浓度不能降得很低，所以电解法不适用于处理含低浓度的汞离子废水，并且此种方法电耗大、投资成本高，容易产生汞蒸汽形成二次污染。

4.1.3 离子交换法

离子交换法与沉淀法和电解法相比，它能从溶液中去除低浓度的汞离子。离子交换法在离子交换器中进行，用大孔巯基离子交换树脂吸附汞离子，达到去除水中汞离子的目的。这个过程是可逆的，离子交换树脂可以再生，一般用于二级处理。废水的pH值一般调到中性至偏酸性较好，用强碱性离子交换树脂和螯合型树脂都较好，但该法受废水中杂质的影响以及交换剂品种、产量和成本的限制。4.1.4 活性炭吸附法

活性炭具有极大的表面积，在活化过程中形成一些含氧官能团，使活性炭具有化学吸附和催化氧化、还原的性能，能有效去除重金属。用活性炭处理含汞量较高的废水，可以得到很高的去除率(85%~99%)。处理含汞量较低的废水，虽然去除率不够高，但可以得到含汞量很低的出水。该方法只适用于含汞废水成分单一且浓度较低情况下的处理。处理后的活性炭可回收再生，重复使用。但由于活性炭价格昂贵，不适于大规模处理含汞废水。4.1.5 金属还原法

根据电极电位理论，利用铜、锌、铝、镁、锰等毒性小而电极电位又低的金属(屑或粉)从废水中置换汞离子，其中以铁、锌效果较好。金属还原法适用于处理成分单一的含汞废水，其反应速率较高，可直接回收金属汞，但脱汞不完全，需和其他方法结合使用。

上述这些传统方法的一个共同缺点是用于处理汞质量浓度为1~100mg/L的废水时往往操作费用和原材料成本相对过高，经济上不合算。[4]

2-2+ 3

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4.2 微生物法处理含汞废水

微生物法与传统的物理化学方法相比，它具有以下优点-运行费用低，需处理的化学或生物污泥量少.；去除极低浓度重金属离子的废液效率高.；操作pH及温度范围宽(pH3~9，温度4~90度)；高吸附率，高选择性，并且微生物法处理汞质量浓度为1~100mg/L的废水时特别有效“，微生物法弥补了现有工艺不能将污水中汞离子质量分数降至10级的不足，它将以其新颖、独特的优势受到越来越多的重视。4.2.1 生物吸附法

国内外关于用生物吸附技术处理含汞废水的研究很多，主要集中在纯菌种的分离提取、基因工程菌的构造、混合菌的培养等方面。主要包括单一菌种、基因工程菌和混合菌。4.2.1 生物强化法

随着工业的发展，废水的成分日益复杂，尤其当废水中含有有毒、难降解的有机污染物时，由于对该类有机物具有专项降解能力的微生物在环境中的种类和数量较少，同时它在种间竞争中处于劣势，因此，传统的生物处理技术面临极大挑战。如果在传统的生物处理体系中投加具有特定功能的微生物或某些基质，增强它对特定污染物的降解能力，从而改善整个污水处理体系的处理果这种技术称为生物强化技术。主要技术包括固定化微生物技术、投菌活性污泥法。其中固定化微生物技术克服了生物细胞太小、与水溶液分离较难、易造成二次污染的缺点，具有效率高、稳定性强，能纯化和保持菌种高效的优点，在废水处理领域中有广阔的应用前景。

5、汞污染防治措施

5.1 加强技术研究,减少污染源

对采矿和汞排放企业进行严格控制,严格管理,改进落后工艺,逐步减少汞排放。生产过程中,应采取净化措施和回收废金属的办法。尽可能采用取代汞的材料和工艺。如,用隔膜电解法代替汞电极法消除氯碱生产中的汞污染。5.2 利用生态工程治理水体中的污染

由于水体中汞在鱼类等生物中的蓄积,最终进入人体。因而必须减少水体中的汞的含量,然而,水体中重金属污染的修复是一项非常艰巨的工程,以往的物理化学修复不仅投资大效果也不理想,而植物修复投资小、效率高,是当今治理研究中的一个新热点。5.3 加强宣传教育,预防生活中的汞中毒

日常人们生活中常用的体温计、血压计是最简便的含汞医疗器械,使用不当,容易破碎,造成汞外泄,在室内会蒸发,造成汞污染。因此要进行宣传教育,告诉群众汞的危害。生产厂家则加强产品的后续服务,并研制取代产品。含汞的废电池,不能任其丢弃,应加强回收。5.4 改善燃煤技术,减少汞的排放

我国是一个能源消耗大国。在能源使用中,煤炭占73 %,仅1997 年就达12 亿吨,其中, 4

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相当一部分是高硫煤,含汞量高。加上燃煤技术落后,污染严重。造成大面积燃煤污染型酸沉降,引起汞的陆地生态系统的迁移富集。为此,必须改善燃煤技术,才能从根本上解决大气中汞的污染问题。5.5 种植绿色植物

利用植物来降低含汞废气是继物理、化学方法后的一种新方法，植物体通过对汞废气的吸收、迁移、分布、蓄积及转化过程使废气中汞浓度降低。植物不仅能够美化环境，还是降汞的好材料。[5]

6、结束语

随着人们对自身健康程度的不断关注．汞污染已经是一个迫待解决的问题。如何从源头上杜绝汞。怎样合理利用汞、处理汞将很大程度的影响人类今后的发展。本文旨在提高人们对于汞污染的重视程度．加强人们的环保意识．走一条真正的可持续发展道路．使我们和我们的子孙生活在一片没有污染的蓝天下。

【参考文献】

[1]方风满，王起超．大气汞的来源、形态及环境过程研究现状册．环境导报．2001．28(2)：238—240． [2]关铭，张立，张贵荣．不同孕周胎儿5种脏器中甲基汞含量的测定与研究[J]．巾围公共卫生学报，1997，16(2)：87—89．

[3]鲁洪娟，倪吾钟，叶正钱．等．土壤中汞的存在形态及过量汞对生物的不良影响[J]．十壤通报，2007。38(3)：597—599．

[4]戴前进。冯新斌。唐桂萍．土壤汞的地球化学行为及其污染的防止对策[J]．地质地球化学，2002，（4)：75—79．

[5]工维岗，哑库甫江·吐尔逊．环境的重金属污染物来源和毒理作用啊．生态环保，2004(2)：39—40．