砷污染防治：還一片碧水凈土

文//劉雅文

砷污染防治：還一片碧水凈土

文//劉雅文

環(huán)境保護部副部長翟青在國新辦舉行的新聞發(fā)布會上表示，今年將編制出臺《土壤環(huán)境保護和污染治理行動計劃》并組織實施，同時還將啟動全國土壤污染狀況詳細調查和土壤環(huán)境保護工程第一批重點項目，積極推進土壤污染治理與修復。

隨著土壤修復工作提上日程，得到各級政府的重視，各地土壤的污染現(xiàn)狀也引起了公眾的注意。特別是多年來，隨著工業(yè)的高速發(fā)展，累積形成的重金屬污染逐漸顯現(xiàn)。作為重金屬污染源之一的砷污染問題也日益受到各國的普遍關注。那么，目前我國砷污染源主要有哪些方面？砷污染治理和利用水平如何？我們還應采取哪些行之有效的措施進一步杜絕砷污染？對此，筆者采訪了有關專家。

砷污染形勢日益嚴峻

資料顯示，砷是自然環(huán)境中廣泛分布的元素之一，地殼中的砷含量為1.5～3mg/kg，這類砷本不會對人類及其環(huán)境造成威脅，但由于人類的介入，如高砷煤的開采及使用等，使得其中的砷釋放，從而對水體及土壤環(huán)境造成嚴重污染和危害。

砷的毒性非常強，環(huán)境中的砷含量超標，其化合物可經(jīng)過呼吸道、食道和皮膚接觸進入人體，影響人體內蛋白酶的活性，造成人體正常機能的紊亂，甚至引發(fā)各種身體的病變，從而對人類的健康產(chǎn)生不利影響。人們在小說中熟知的毒藥砒霜、雄黃等就是含砷化合物。

中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心副研究員孫國新指出，近些年，隨著我國有色金屬、硫酸等主要涉砷行業(yè)產(chǎn)能迅速擴大，砷污染物排放總量和增量不斷加大，導致全國砷污染事件頻發(fā)，砷污染形勢更加嚴峻。預期到2015年，有色金屬采選冶煉將帶出16.84萬噸以上的砷，硫鐵礦制酸將排放1.8萬噸以上的砷。在此期間如不能實現(xiàn)涉砷行業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護相協(xié)調，將面臨更高的生態(tài)環(huán)境風險。

而事實上，當前我國遭受砷污染的區(qū)域不在少數(shù)。2013年下半年，瑞士和中國研究人員在瑞士公布的一項最新研究成果顯示，遭受砷污染的飲用水正在危害近2000萬國人的健康。該研究成果還發(fā)表在著名的《科學》雜志上。

據(jù)介紹，鑒于中國地域遼闊，及測試砷污染所需的時間和財力，篩查全部數(shù)百萬口地下水井可能需幾十年時間。為此，來自瑞士聯(lián)邦供水、廢水處理與水資源保護研究所的專家和中國研究人員開發(fā)出一種統(tǒng)計風險模型。研究結果顯示，中國有近2000萬人生活在砷污染高風險區(qū)域。例如，新疆塔里木盆地、內蒙古額濟納地區(qū)、甘肅黑河、中國北部平原河南和山東等。專家估測，中國砷濃度超過每升10微克（世衛(wèi)組織的指導值）的地區(qū)總面積為58萬平方千米。

云南錫業(yè)集團（控股）公司研究設計院專家張洪也指出，近年來我國砷污染事件頻繁發(fā)生，造成了惡劣的社會影響。如2008年，河南商丘一化工企業(yè)違規(guī)采用高硫砷鐵礦生產(chǎn)硫酸，未經(jīng)處理的含砷廢水違法排放，使大沙河水砷濃度超標100多倍，污染河水1000多萬立方米；2009年,山東臨沂一化工企業(yè)多次違法排放高砷廢水，造成江蘇邳州境內邳蒼分洪道、武河、沙溝河、城河等多條河道水質砷超標，嚴重影響了環(huán)境。

據(jù)專家介紹，砷污染主要來源一是土法煉砷，即把毒砂礦(FeAsS)用土窯焚燒，生成砒霜(三氧化二砷)蒸氣，再冷凝結晶即可制得砒霜，污染源主要是砒霜蒸氣外逸及礦渣；二是制酸企業(yè)使用的黃鐵礦(FeS2)中含有砷，在沸騰爐中焚燒時生成砒霜蒸氣，經(jīng)過水洗后進入廢水中，處理不達標就排放，會造成水體的砷污染。經(jīng)過焚燒后，水溶態(tài)的砷也不可能經(jīng)微生物的作用轉化回毒砂礦。

不僅如此，由于硫鐵礦日益減少，含砷高的硫鐵礦用于制酸亦越來越多，由于制酸的工藝不同，為了保護觸媒不被中毒，很多廠家采用固砷焙燒工藝，即是把砷固定在硫酸渣里，變成砷酸鐵，這種硫酸渣的砷含硫嚴重超標，若不處理會對環(huán)境造成嚴重的影響。

《砷污染防治技術政策》編制組預測，到2015年，硫酸產(chǎn)量將達到9000萬噸左右。其中，冶煉煙氣制酸將達到2800萬～3000萬噸，約占31%；硫黃制酸約4200萬噸，約占47%；硫鐵礦制酸約1800萬～2000萬噸，約占20%；其他原料如石膏、硫化氫、高硫煤等原料制酸產(chǎn)量在100萬～200萬噸。如按1噸硫鐵礦生產(chǎn)1噸硫酸、硫鐵礦中砷重含量為0.1%保守估算，到2015年硫鐵礦制酸將排放1.8萬噸以上的砷。

砷資源利用前路漫漫

既然砷對環(huán)境的危害如此嚴重，那我國又該如何治理和利用呢？

中國環(huán)境科學院相關專家告訴筆者，雖然砷是一種有用的資源，但是在國民經(jīng)濟領域中的需求十分有限，如三氧化二砷的全球需求量只有大約5萬噸，高純砷需求量約有100噸（生產(chǎn)砷化鎵）。純度99%的砷主要用于鉛或銅合金添加劑（0.1%～0.5%），以提高鉛酸蓄電池板柵的強度或提高銅合金的抗蝕能力和拉伸強度，出于環(huán)保方面的考慮，市場正逐步萎縮；含砷農(nóng)藥被一些地區(qū)明令禁止生產(chǎn)和使用；白砷在玻璃工業(yè)中的應用也十分有限；木材防腐是砷應用的主要途徑，如在美國90%的三氧化二砷用于木材防腐，雖然我國木材防腐的市場很大，但每年消耗砷最大不超過4000噸。

盡管難以準確估算出砷及其化合物的實際產(chǎn)出量，但僅從云南一家有色冶金集團公司每年產(chǎn)出砷6000噸（分別賦存在除塵灰、爐渣、水處理渣中）推測，我國每年的砷產(chǎn)出量可能為10萬噸左右，如此龐大的砷源，在砷資源化前景不明的情況下，很多相關企業(yè)也只是做了簡單的無害化處理，并沒有涉及到資源的再利用。

除了市場前景的不明朗，專家還指出，目前少有成熟的工程化技術，既能回收含砷廢料中有價金屬，又能回收砷或對砷進行固化處理。

據(jù)筆者了解，目前國內外針對含砷廢料等劇毒危險化學品治理主要有穩(wěn)定化、固化(穩(wěn)定化填埋)和轉化提取技術三方面。

處理含砷廢料工藝技術可分為三種：

一是用氧化焙燒、還原焙燒和真空焙燒等火法工藝，以白砷形式直接回收砷，該工藝路線提砷成本較低、處理量大，但生產(chǎn)過程控制不好極易造成二次污染。

二是采用酸浸、堿浸或鹽浸等濕法工藝，先把砷從渣中分離出來，然后進一步采用硫化法處理或進行其他無害化處理。濕法工藝不產(chǎn)生粉塵，具有低能耗、污染少、效率高等優(yōu)點，但流程較為復雜，處理成本相對高。南昌大學環(huán)境科學與工程學院從事相關研究的陳敬軍指出，硫化鈉直接沉淀法，在江西某些冶煉廠硫酸車間，硫酸生產(chǎn)每年創(chuàng)造約1億元的利潤, 但用于硫化鈉除砷就得耗資約1500萬元。

三是采用硝酸浸出法、有機溶劑萃取法和三氧化二砷飽和溶解度法等，這些方法特點是浸出率低、工業(yè)化生產(chǎn)難度大。對于含砷廢料的資源化尤其是將砷固化/穩(wěn)定化后生產(chǎn)建材等工程技術研究相對缺乏。

數(shù)據(jù)顯示，砷渣的無害化處理和綜合利用率低，近年來，我國年產(chǎn)砷渣50多萬噸，已囤積的砷渣200余萬噸，許多工廠設置專門倉庫堆存含砷物料及砷的副產(chǎn)品。

面對技術發(fā)展現(xiàn)狀，相關人士認為，今后的除砷技術將朝著多種除砷劑聯(lián)合使用、 幾種方法結合處理的方向發(fā)展。開發(fā)廉價、易于取得或制備、生物化學穩(wěn)定性高、吸附容量大、選擇性高、再生能力強的新型除砷吸附劑,開發(fā)新型的生物除砷技術, 使砷經(jīng)生物體氧化、吸收或轉化成為無毒化合物, 研究出高效價廉的除砷材料以適應砷的飲水標準日趨嚴格的要求均是人們努力的方向。就我國而言, 除砷技術的發(fā)展還遠遠落后于西方發(fā)達國家, 因此要不斷借鑒國際上先進的除砷技術和經(jīng)驗,同時開發(fā)出適合我國國情和水源水質的除砷新工藝。我國飲用高砷水人群大多居住于農(nóng)村,迫切需要用于家庭除砷器或適于集中供水的除砷設備的研制, 需要安全、高效、經(jīng)濟的除砷新技術、新工藝、新材料、新設備的出現(xiàn)。

三方面努力杜絕砷污染

在土壤修復持續(xù)升溫的影響下，我國對砷污染的治理又將出現(xiàn)哪些措施呢？

據(jù)筆者了解，當前中國環(huán)境科學院清潔生產(chǎn)中的相關專家正在以湖北省荊門市地區(qū)為主要研究區(qū)域，針對該地區(qū)20余家的涉砷企業(yè)存在的砷污染環(huán)境風險以及相應的歷史遺留，進行以如何實現(xiàn)砷排放總量控制目標并持續(xù)推動以源消減和全過程污染防治控制為目的的研究。

據(jù)相關人士介紹，他們首先將調研荊門地區(qū)涉砷行業(yè)砷污染防治現(xiàn)狀，包含企業(yè)的三防措施、環(huán)保設備設施情況（對比《部分工業(yè)行業(yè)淘汰落后生產(chǎn)工藝裝備和產(chǎn)品指導目錄（2010年本）》）等評估其砷污染防治水平，研究砷污染點源的控制上存在的不足，對國內外砷污染防治技術進行研究和評估，挑選適合不同涉砷行業(yè)的污染防治技術，制定涉砷行業(yè)砷污染防治技術體系。

其次，專家還將深入研究涉砷行業(yè)原材料、單位產(chǎn)值（產(chǎn)品產(chǎn)量）污染物產(chǎn)生和排放強度、生產(chǎn)工藝、設備設施、管理制度等方面，對比國內現(xiàn)有先進水平，形成清潔生產(chǎn)評價指標體系。

同時，他們還將研究砷污染的土壤和水體修復問題，對現(xiàn)有荊門地區(qū)涉砷企業(yè)進行監(jiān)測包括水體、空氣、土壤，著重對含砷廢水、廢渣進行特性研究，對比國內現(xiàn)有修復技術，結合當?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)和地域情況和2010年、2012年國家先進污染防治示范技術名錄深入研發(fā)修復技術。

面對歷史遺留砷污染的壓力以及當前采礦、硫酸行業(yè)的不斷發(fā)展，中國航天科工集團○六一基地環(huán)境監(jiān)測站專家劉宏呼吁應從以下三方面努力杜絕砷污染：

第一，環(huán)保部門加大對環(huán)境的監(jiān)管力度，建立、健全相關的規(guī)章制度；堅決取締土法煉砷的工廠、企業(yè)，對其他冶煉砷及相關金屬的工廠的“三廢”進行嚴格監(jiān)管，責令其達標排放；對高砷煤的使用地區(qū)，嚴令增加脫砷裝置，從而降低空氣中砷的含量；加強對土壤污灌區(qū)的監(jiān)測與管理，建立監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡，定期對轄區(qū)內的土壤環(huán)境質量進行檢查。

第二，強化企業(yè)對含砷工業(yè)品管理，做好監(jiān)督管理機制，使措施落到實處，對含砷農(nóng)藥及醫(yī)藥品的使用進行監(jiān)管，盡可能避免不必要的中毒事件發(fā)生及人員傷亡。

第三，強化群眾從思想上要重視了解重金屬砷對人類及環(huán)境造成的危害，提高環(huán)境保護意識；從行為上要從個人做起，配合國家有關環(huán)境保護的法律、法規(guī)和規(guī)定的實行。