中國城市汞污染控制對策的思考

王迎春

(大連市環境監測中心，遼寧大連 116023)

汞具有持久性、生物富集性和強毒性等特性，是環境中毒性極強的重金屬元素之一［1］，也是唯一在常溫常壓下呈液態的金屬元素。自20 世紀五十年代末日本由汞污染引起的“水俁病”被科學界認識以來，汞污染事件也在美國、中國、巴西等發生過。隨著經濟的快速發展，工業和人為活動向大氣釋放大量的汞，環境汞污染不斷加劇，汞已被公認為“全球性污染物”。

1 國內汞污染狀況

我國被認為是全球大氣Hg 排放最多的國家之一［2］，在許多大中城市大氣Hg 處于較高污染水平［3］。研究發現［4］，北方城市氣候較寒冷，煤作為主要能源使用時間較長，能源結構較單一，導致大氣Hg 在冬季的濃度(采暖期)明顯高于夏季(非采暖期)，一般高出2～5 倍。南方城市大氣Hg 濃度波動較小［5］。大氣汞的區域性差異十分顯著，城區大氣Hg 濃度明顯高于郊區，郊區高于農村。主要因為城鎮工業污染源和居民活動釋放大量Hg，熱島效應也造成城區大氣污染物較難擴散和稀釋。對于城鎮而言，工業污染源(火電廠、水泥廠、垃圾焚燒等)和家庭居民活動(如家用燃煤、機動車輛排放等)的汞釋放是造成大氣汞濃度偏高的重要原因，而偏遠地區的大氣汞主要受區域性汞排放的影響［6］。

2 大氣中汞的來源

大氣中汞的來源分為自然源和人為源。大氣汞的自然來源主要有地殼物質的風化、火山與地熱活動、森林火災、土壤、水體釋汞和植物蒸騰等［7］。人為汞釋放源主要來源于化石燃料的燃燒、垃圾焚燒(包括市政垃圾、醫療廢物、處理廠污泥等)、金屬冶煉、化工及其它用汞工業等［8－10］。在我國人為排放源中，主要有燃煤、有色金屬冶煉，水泥、鋼鐵、熒光燈、電池生產等［11－13］。

3 國內外汞防治對策

3.1 國內汞污染防治措施

3.1.1 管理措施

中國政府對汞污染問題高度重視，從2005年起，環境保護部分別與挪威、意大利、美國、瑞典等國開展了汞污染防治的國際合作和技術交流項目，成功實施了中挪合作“減少中國汞污染能力建設——以貴州為例研究”項目、中意合作“中國燃煤大氣汞排放控制與管理能力建設”、中美合作“水泥窯POPs 和其它有毒物質減排項目”及“中美有關減少醫院含汞廢物合作項目”等，結合相關國際公約和國內汞管理需求，不斷推進汞等重金屬污染防治管理體系建設。相關部委也出臺了多項有關政策、法規、標準和技術指導文件等，環境保護部制定和實施了與重金屬污染防治有關的規劃、技術政策、技術導則、污染排放限值和監測方法標準等，內容涵蓋汞管理和污染防治的多個環節。

3.1.2 大氣汞污染處理技術

3.1.2.1 燃燒脫汞技術

大氣汞污染處理技術主要在燃煤技術中汞的去除研究比較多。目前，燃煤汞污染控制技術的研究主要集中在三個方面:燃燒前脫汞、燃燒中脫汞和燃燒后脫汞(即煙氣脫汞)。其中以燃燒后脫汞技術的研究最為廣泛［14］。燃燒前脫汞屬于對源的控制，大大減少了汞進入燃燒過程的量，主要包括洗煤和熱解技術。洗煤技術是一種簡單而低成本的降低汞排放的方法，采用先進的物理化學洗煤技術，汞的脫除率可達64.5%。目前，發達國家的原煤入洗率已經達40%～100%，而我國只有22%［15］。熱解法脫汞則是利用汞的高揮發性，在不損失碳素的溫度條件下，使煙煤溫和熱解把汞揮發出來。燃燒中脫汞主要方法包括:流化床燃燒、低氮燃燒、爐膛噴入吸附劑法和燃煤中添加石灰石等方法。流化床燃燒有較長的爐內停留時間，使得微顆粒吸附汞的機會增加，更有利于氣態汞的沉降。另外，流化床燃燒操作溫度相對較低，導致氧化態汞含量增加，又抑制了氧化態汞重新轉化成Hg0，在后續凈化設備中更易被去除。低氮燃燒法同樣是由于其操作溫度較低，增加了煙氣中氧化態汞的含量。爐膛噴入吸附劑法則是針對Hg2+容易被吸附去除的機理，不同氣體和碳以不同比例存在時對汞的去除率的影響，研制某種催化劑，促使Hg0氧化成Hg2+，從而控制汞污染［16，17］。燃燒后脫汞即煙氣脫汞是燃煤電廠汞排放污染控制的主要方式，包括:吸附劑法、利用現有的煙氣凈化設備脫汞、化學沉淀法、化學氧化法。

3.1.2.2 含汞廢氣的治理技術

含汞廢氣的凈化方法有冷凝法、吸收法、吸附法、氣相反應法、電子射線法及聯合法等［18］。常用的液體吸收劑有高錳酸鉀、漂白粉、次氯酸鈉等;常用的固體吸附劑有活性炭、焦炭、分子篩、樹脂及活性氧化鋁、玻璃絲等。氣相反應法是用某種氣體與含汞廢氣產生氣體化學反應來消除汞。最常用的主要是碘化升華法，即將結晶碘法在汞作業室內加熱蒸發或自然升華，形成的碘蒸汽與室內的汞蒸汽反應，生成不易揮發的碘化汞，用水沖刷即可消除殘余汞。利用植物來降低含汞廢氣是繼物理、化學方法后的一種新方法，植物體通過對汞廢氣的吸收、遷移、分布、蓄積及轉化過程使廢氣中汞濃度降低。植物不僅能夠美化環境，還是降汞的好材料。

3.2 國外汞污染防治措施

3.2.1 通過國際和區域間合作控制汞污染

目前，很多國家加入了涉及汞污染防治國際公約和地區行動，逐漸形成局地—區域—全球三個層面共同協作的格局。國際或區域間主要在汞的減排、控制措施選擇、汞的監測和相關信息的交流等領域進行溝通和合作。此外，還有一些區域層面相關的汞控制行動，包括美國五大湖雙邊毒物策略、新英格蘭主管/ 東加拿大官員汞行動計劃、北美地區汞行動計劃等。表1 總結了與汞控制相關的國際公約或協議［19］。

表1 與汞相關的國際公約/協議

3.2.2 通過立法加強對汞排放和汞污染的控制

立法不僅推動了化學品的安全管理，而且為其提供了一個管理框架。由于汞污染的特點，很少有能夠覆蓋整個包括汞在內的化學品管理的單個法律，通常是包括幾個分開的立法，由分開的部門來執行。比如美國的《清潔水法案》在排放許可系統的基礎上確定不同行業基于技術標準的汞排放量，各產業部門據此被分配給一個特定的汞排放量。加拿大針對汞污染控制既有聯邦法規，也有省級和地區級的污水、飲用水和工業源排放的立法、法規和指南。丹麥主要通過兩個法案來控制汞污染，《環境保護法案》(1974)控制排向大氣、水體、土壤的會對人類健康或者環境造成危害的化學物質。德國根據《聯邦排放控制法案》來制定技術導則中預防工業向大氣排放的大氣污染物排放限值。日本的《水供給法》和《水污染控制法》規定水中的總汞濃度標準和汞排放標準。另外，還有很多針對金屬開采和生產的環境立法和法規，控制點源向大氣、水體和土壤的污染。

3.2.3 設立協同管理機構全過程管理

環境保護行政主管部門總體負責、多部門參與并分工負責。美國通過國家環保局和其他部門的共同協作來控制汞污染。環保局主要致力于制定空氣、水和土壤的排放標準，通過制定污染源的排放標準或者環境介質的環境標準來控制污染源的汞排放，管理汞排放造成的風險。芬蘭政府通過和化學品咨詢委員會的合作來監督各部門和商業之間的合作。丹麥對化學品管理的整個職責由環境和能源部門的下屬單位——丹麥環境保護局負責，并由其他很多部門共同對化學品進行管理。

3.2.4 建立汞管理政策體系

國家層面的汞污染控制目標，一般是減少汞向各種環境介質的排放，這種控制目標通過各個部門的部門減排目標來實現。汞管理手段和控制措施主要是通過源清單建立，將汞納入到化學品管理體系中為進一步的控制措施提供基礎數據和決策依據，主要通過排放標準、質量標準以及技術標準對汞進行管理和控制。

4 結 語

汞作為唯一以氣態形式存在于大氣環境中的有毒重金屬污染物，對人體健康和生態環境具有很大的負面影響。工業發展速度快的城市，大氣、土壤、水體、植物都出現不同程度的汞污染，應采取有效措施及時應對。

［1］周啟星，黃國宏．環境生物地球化學及全球環境變化［M］．北京:科學出版社，2001．

［2］Lin Y，Vogt R，Larssen T．Environmental mercury in China:A review［J］．Environmental Toxicology and Chemistry，2012，31(11):2431－2444．

［3］Zhang L，Wong M．Environmental mercury contamination in China:Sources and impacts［J］．Environment International，2007，33(1):108－121．

［4］李林，周啟星等．我國典型城市大氣汞污染及對人體健康的影響［J］．生態毒理學報，2014，9(4):2－12．

［5］劉明，陳來國，陶俊，等．廣州市大氣氣態總汞含量季節和日變化特征［J］．中國環境科學，2012，32(9):1554－1558．

［6］馮新斌，仇廣樂，付學吾，等．環境汞污染．化學進展［J］．2009;(Z1):436－457．

［7］方鳳滿，王起超，郝慶菊．大氣汞的來源、形態及環境過程研究現狀［J］．環境導報，2001，(2):18－21．

［8］Pacyna E，Pacyna J，Pirrone N．European emissions of atmospheric mercury from anthropogenic sources in 1995［J］．Atmospheric Environment．2001;35(17):2987－2996．

［9］Pirrone N，Costa P，Pacyna J，Ferrara R．Mercury emissions to the atmosphere from natural and anthropogenic sources in the Mediterranean region［J］．Atmospheric Environment．2001;35(17):2997－3006．

［10］Feng X，Tang S，Shang L，Yan H，Sommar J，Lindqvist O．Total gaseous mercury in the atmosphere of Guiyang，PR China［J］．The Science of the Total Environment．2003;304(1－3):61－72．

［11］Streets D G，Hao J，Wu Y，et al．Anthropogenic mercury emissions in China［J］．Atmospheric Environment，2005，39(40):7789－7806．

［12］馮新斌，仇廣樂，付學吾，等．環境汞污染［J］．化學進展，2009，21(2):436－457．

［13］Wu Y，Wang S，Streets D G，et al．Trends in anthropogenic mercuru emissions in China from 1995 to 2003［J］．Enivronmental Science ＆Techology，2006，40(17):5312－5318．

［14］田立輝，李彩亭，曾光明，等．燃煤煙氣汞污染控制技術［J］．環境工程，2008，26(5):48－53．

［15］田曉杰，王龍鋒．燃煤煙氣汞污染控制技術研究進展［J］．能源與環境，2011(5):81－83．

［16］http://www．goootech．com/topics/72010488/detail－10136037．html．

［17］趙毅，于歡歡，賈吉林，等．煙氣脫汞技術研究進展［J］．中國電力，2006，39(12):59－62．

［18］金曉丹，王敦球，朱義年，等．大氣汞污染及其防治技術的研究進展［J］．廣西輕工業，2008(9):109－111．

［19］吳丹，張世秋等．國外汞污染防治措施與管理手段評述［J］國際瞭望．2007/5B