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中国城市汞污染控制对策的思考

2017/11/14 13:57:07  来源:CBC有色网   我要投稿

汞具有持久性、生物富集性和强毒性等特性,是环境中毒性极强的重金属元素之一,也是唯一在常温常压下呈液态的金属元素。自20世纪五十年代末日本由汞污染引起的“水俣病”被科学界认识以来,汞污染事件也在美国、中国、巴西等发生过。随着经济的快速发展,工业和人为活动向大气释放大量的汞,环境汞污染不断加剧,汞已被公认为“全球性污染物”。

汞具有持久性、生物富集性和强毒性等特性,是环境中毒性极强的重金属元素之一,也是唯一在常温常压下呈液态的金属元素。自20世纪五十年代末日本由汞污染引起的“水俣病”被科学界认识以来,汞污染事件也在美国、中国、巴西等发生过。随着经济的快速发展,工业和人为活动向大气释放大量的汞,环境汞污染不断加剧,汞已被公认为“全球性污染物”。

1国内汞污染状况

我国被认为是全球大气Hg排放最多的国家之一,在许多大中城市大气Hg处于较高污染水平。研究发现,北方城市气候较寒冷,煤作为主要能源使用时间较长,能源结构较单一,导致大气Hg在冬季的浓度(采暖期)明显高于夏季(非采暖期),一般高出2~5倍。南方城市大气Hg浓度波动较小。大气汞的区域性差异十分显著,城区大气Hg浓度明显高于郊区,郊区高于农村。主要因为城镇工业污染源和居民活动释放大量Hg,热岛效应也造成城区大气污染物较难扩散和稀释。对于城镇而言,工业污染源(火电厂、水泥厂、垃圾焚烧等)和家庭居民活动(如家用燃煤、机动车辆排放等)的汞释放是造成大气汞浓度偏高的重要原因,而偏远地区的大气汞主要受区域性汞排放的影响。

2大气中汞的来源

大气中汞的来源分为自然源和人为源。大气秉的自然来源主要有地壳物质的风化、火山与地热活动、森林火灾、土壤、水体释汞和植物蒸腾等。人为汞释放源主要来源于化石燃料的燃烧、垃圾焚烧(包括市政垃圾、医疗废物、处理厂污泥等)、金属冶炼、化工及其它用汞工业等。在我国人为排放源中,主要有燃煤、有色金属冶炼,水泥、钢铁、荧光灯、电池生产等。

3国内外汞防治对策

3.1国内汞污染防治措施

3.1.1管理措施

中国政府对汞污染问题高度重视,从2005年起,环境保护部分别与挪威、意大利、美国、瑞典等国开展了汞污染防治的国际合作和技术交流项目,成功实施了中挪合作“减少中国汞污染能力建设一以贵州为例研究”项目、中意合作“中国燃煤大气汞排放控制与管理能力建设”、中美合作“水泥窑POPS和其它有毒物质减排项目”及“中美有关减少医院含汞废物合作项目”等,结合相关国际公约和国内汞管理需求,不断推进汞等重金属污染防治管理体系建设。相关部委也出台了多项有关政策、法规、标准和技术指导文件等,环境保护部制定和实施了与重金属污染防治有关的规划、技术政策、技术导则、污染排放限值和监测方法标准等,内容涵盖汞管理和污染防治的多个环节。

3.1.2大气汞污染处理技术

3.1.2.1燃烧脱汞技术

大气汞污染处理技术主要在燃煤技术中汞的去除研究比较多。目前,燃煤汞污染控制技术的研究主要集中在三个方面:燃烧前脱汞、燃烧中脱汞和燃烧后脱汞(即烟气脱汞)。其中以燃烧后脱汞技术的研究最为广泛。燃烧前脱汞属于对源的控制,大大减少了汞进人燃烧过程的量,主要包括洗煤和热解技术。洗煤技术是一种简单而低成本的降低汞排放的方法,采用先进的物理化学洗煤技术,汞的脱除率可达64.5%。目前,发达国家的原煤人洗率已经达40%~100%,而我国只有22%。热解法脱汞则是利用汞的高挥发性,在不损失碳素的温度条件下,使烟煤温和热解把汞挥发出来。燃烧中脱汞主要方法包括:流化床燃烧、低氮燃烧、炉膛喷人吸附剂法和燃煤中添加石灰石等方法。流化床燃烧有较长的炉内停留时间,使得微颗粒吸附汞的机会增加,更有利于气态汞的沉降。另外,流化床燃烧操作温度相对较低,导致氧化态汞含量增加,又抑制了氧化态汞重新转化成Hg",在后续净化设备中更易被去除。低氮燃烧法同样是由于其操作温度较低,增加了烟气中氧化态录的含量。炉膛喷人吸附剂法则是针对Hg容易被吸附去除的机理,不同气体和碳以不同比例存在时对汞的去除率的影响,研制某种催化剂,促使Hg氧化成Hg,从而控制汞污染。燃烧后脱汞即烟气脱汞是燃煤电厂汞排放污染控制的主要方式,包括:吸附剂法、利用现有的烟气净化设备脱汞、化学沉淀法、化学氧化法。

3.1.2.2含汞废气的治理技术

含汞废气的净化方法有冷凝法、吸收法、吸附法、气相反应法、电子射线法及联合祛等。常用的液体吸收剂有高锰酸钾、漂白粉、次氯酸钠等;常用的固体吸附剂有活性炭、焦炭、分子筛、树脂及活性氧化铝、玻璃丝等。气相反应法是用某种气体与含汞废气产生气体化学反应来消除汞。最常用的主要是碘化升华法,即将结晶碘法在汞作业室内加热蒸发或自然升华,形成的碘蒸汽与室内的汞蒸汽反应,生成不易挥发的碘化汞,用水冲刷即可消除残余汞。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。

3.2国外汞污染防治措施

3.2.1通过国际和区域间合作控制汞污染

目前,很多国家加人了涉及汞污染防治国际公约和地区行动,逐渐形成局地一区域一全球三个层面共同协作的格局。国际或区域间主要在汞的减排、控制措施选择、汞的监测和相关信息的交流等领域进行沟通和合作。此外,还有一些区域层面相关的汞控制行动,包括美国五大湖双边毒物策略、新英格兰主管/东加拿大官员汞行动计划、北美地区汞行动计划等。表1总结了与汞控制相关的国际公约或协议。

3.2.2通过立法加强对汞排放和汞污染的控制

立法不仅推动了化学品的安全管理,而且为其提供了一个管理框架。由于汞污染的特点,很少有能够覆盖整个包括汞在内的化学品管理的单个法律,通常是包括几个分开的立法,由分开的部门来执行。比如美国的《清洁水祛案》在排放许可系统的基础上确定不同行业基于技术标准的汞排放量,各产业部门据此被分配给一个特定的汞排放量。加拿大针对汞污染控制既有联邦法规,也有省级和地区级的污水、饮用水和工业源排放的立法、法规和指南。丹麦主要通过两个法案来控制汞污染,《环境保护祛案》(1974)控制排向大气、水体、土壤的会对人类健康或者环境造成危害的化学物质。德国根据《联邦排放控制祛案》来制定技术导则中预防工业向大气排放的大气污染物排放限值。日本的《水供给法》和《水污染控制法》规定水中的总汞浓度标准和汞排放标准。另外,还有很多针对金属开采和生产的环境立法和法规,控制点源向大气、水体和土壤的污染。

3.2.3设立协同管理机构全过程管理

环境保护行政主管部门总体负责、多部门参与并分工负责。美国通过国家环保局和其他部门的共同协作来控制录污染。环保局主要致力于制定空气、水和土壤的排放标准,通过制定污染源的排放标准或者环境介质的环境标准来控制污染源的汞排放,管理汞排放造成的风险。芬兰政府通过和化学品咨询委员会的合作来监督各部门和商业之间的合作。丹麦对化学品管理的整个职责由环境和能源部门的下属单位一丹麦环境保护局负责,并由其他很多部门共同对化学品进行管理。

3.2.4建立汞管理政策体系

国家层面的汞污染控制目标,一般是减少汞向各种环境介质的排放,这种控制目标通过各个部门的部门减排目标来实现。汞管理手段和控制措施主要是通过源清单建立,将汞纳人到化学品管理体系中为进一步的控制措施提供基础数据和决策依据,主要通过排放标准、质量标准以及技术标准对汞进行管理和控制。

4结语

汞作为唯一以气态形式存在于大气环境中的有毒重金属污染物,对人体健康和生态环境具有很大的负面影响。工业发展速度快的城市,大气、土壤、水体、植物都出现不同程度的秉污染,应采取有效措施及时应对。

文章关键词:汞污染 重金属元素 大气Hg排放

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