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我国环境汞污染现状及其对健康的危害

2018/2/23 16:33:24  来源:职业与健康  作者:许妍等  我要投稿

摘要:通过对我国大气、土壤、水体3种环境介质中汞污染的来源、形态、迁移、分布等进行分析,并结合各类介质中汞的超标情况和对污染地区人群健康的影响,了解我国目前的汞污染现状及对人体健康造成的影响。

关键词:汞;污染;健康危害

随着工业的快速发展,在带来巨大经济效益的同时,也造成了严重的环境污染。其中,环境汞污染就对人群健康造成了极大的危害。如20世纪50年代,日本九州水俣湾发生的“水俣病”,就是首次发现的汞污染引起的环境公害事件,造成了极大的社会危害。据统计,在日本水俣病中有5172人患病,730人死亡[1]。而在1972年伊拉克用甲基汞和乙基汞杀菌剂处理种子而发生的汞中毒事件中,有459人死亡[1]。此后,世界各国汞污染事件也陆续发生,引起了全球的广泛关注,纷纷采取各种措施防治汞污染。汞污染具有持久性、易迁移性、高度的生物富集性、强毒性等特性,并且环境中任何形式的汞均可在一定条件下转化为剧毒的甲基汞,因此对人体健康造成极大的危害。同时,汞具有长程跨界污染的属性,已被联合国环境规划署列为全球性污染物,是除了温室气体外唯一一种对全球范围产生影响的化学物质,已成为全球广泛关注的环境污染物之一。笔者通过对汞的基本性质、用途及我国汞污染的分布和汞污染对人体健康危害的现状等3方面来介绍我国的环境汞污染现状。

1汞的基本性质和用途

汞在自然界中分布广泛,如岩石、土壤、植物、河流、大气中都普遍存在汞,但其含量很少,不会对人体健康造成危害,可称其为自然含汞量。汞在自然界中以金属汞、无机汞和有机汞的形式存在,常见的无机汞主要有硫化汞、氧化汞和氯化汞,有机汞主要有甲基汞、乙基汞、苯基汞。汞单质极易与硫磺发生反应,生成红色的HgS,俗称朱砂。汞在空气和水中稳定,不与酸(浓硝酸除外)和碱反应,导热性和导电性良好。汞几乎能与除铁以外的所有金属形成合金,称为汞齐[2]。金属汞及其化合物的用途非常广泛,世界上约有80多种工业需要汞作为生产原料,主要用于化工、冶金、电子、轻工、医药、医疗器械等多种行业,汞还可作为核反应器的防护剂和冷却剂[2]。自然界中的汞与无机汞可在微生物的作用下转化为有机汞,通过食物链的富集作用进入人体而危害健康。任何形式的汞对人体均会产生毒性,且不能被分解或降解成无毒物质[3],而其中甲基汞的毒性最强。但汞及其化合物在被广泛使用的过程中,也由于环保措施不当或事故,对环境造成了一定程度的污染。

2我国汞污染的分布

造成环境污染的汞来源分为自然排放和人为排放两大类,自然排放主要是由于火山喷发、地热活动、自然风化、植被释放、森林火灾等引起的汞排放,而人为排放主要是由于人类活动引起的汞排放,包括汞的使用、物质中含有的汞杂质、废物处理引起的汞排放3大类[4]。自然排放引起的汞污染非人力能左右,通常只占到汞排放总量的1/4[5]。而人为排放是汞污染的主要原因。我国是世界上仅次于西班牙和意大利的第3大产汞国[6],也是需汞大国,许多企业都与汞密切相关。我国汞的主要供应源是汞矿开采[7],其中尤以贵州汞矿多,贵州万山地区号称中国汞都,是中国最大的汞矿区,在开采过程中,由于技术水平较低、环保措施不足等原因对汞矿周边地区造成了较为严重的汞污染,许多学者都对该地区的汞污染状况进行了研究。丁振华等于2002年发现贵州万山地区汞矿及其周围环境(土壤、大气)汞污染相当严重。

此外,在我国的吉林、陕西、湖北,辽宁和重庆等地环境汞污染现象也较为严重。其污染来源有汞电解法生产烧碱、含汞矿石和金矿的开采冶炼、燃煤、医院、电池制造、仪器仪表生产、垃圾焚烧、氯碱工业等生产行业或部门。它们通过排放废水、废渣、废气等方式将汞及其化合物排放到自然环境中,造成周边地区空气、水体、土壤、植物等的污染,再通过多种途径进入人体,对人体的各个系统造成了严重的危害,尤其是神经系统方面的危害。

2.1大气汞污染

大气汞污染的来源除了自然来源外,还有燃煤、有色金属冶炼、水泥工业、生活垃圾焚烧及填埋、石油燃烧等,其中有色金属冶炼、燃煤、垃圾焚烧是大气汞污染的主要来源,研究表明全球人为污染源每年向大气排放的汞量为1900~2200t,其中燃煤与垃圾焚烧排放的汞量占70%[8]。清华大学同美国阿贡实验室的合作研究指出,2003年,中国各种排放源共向大气中排放汞650t,其中有色金属冶炼和燃煤的大气排放量最高,分别占总排放量的52%和39%[9]。汞在大气环境中存在的主要化学形式有单质汞(Hg0)、二价汞(Hg2-)和颗粒态汞(Hgp),其中元素汞(Hg0)所占的比例最大,约占总量的90%以上[10]。元素汞的反应性弱,溶解性低,能在大气中存在相当长的时间(约为0.5~1.5a),参与全球大气循环,进行大范围长距离运输;二价汞(Hg2+)包括二价无机汞化合物和甲基汞、二甲基汞,具有较强水溶性,极易通过干湿沉降进入地表系统;而颗粒态汞在大气中存在时间短,浓度低,也易沉降,进而进入土壤或水体当中。如冯新斌等[11]研究表明垃圾填埋场不仅向大气中排放气态单质汞,还排放甲基汞和二甲基汞。

北半球气态总汞背景值为1.7ng/m3[12],武汉2002年城区大气平均汞含量为15.9ng/m3[13],长白山地区大气平均汞含量为(3.22±1.78)ng/m3[14],厦门市大气平均汞含量为11.037ng/m3[15],均高于大气平均汞浓度,表明这些地区的大气受到了汞污染。

2.2土壤汞污染

土壤中汞的来源是多方面的,除土壤本身含有的汞之外,大气汞沉降(干湿沉降)及污水灌溉、污泥堆肥、有机汞农药的使用、含汞废弃物的堆放或填埋等人类工农业生产活动也是土壤汞污染的重要来源[16]。如王应刚等[17]研究表明,大气含汞污染物的干湿沉降造成了太原土壤的汞污染。含汞废弃物中的汞及其化合物在雨水冲洗和地表径流的冲刷下,可进入土壤中,造成土壤汞污染。

汞及其化合物进入土壤环境后,可在吸附、交换、溶解、沉淀、氧化还原、生物化学等物理及化学作用下,通过不同的方式,一部分长久的存在于土壤中,一部分被植物吸收进入食物链循环,一部分以气态形式释放到空气中,一部分通过降水或径流冲刷进入水循环系统。按汞的形态可分为金属汞、有机结合态汞和无机结合态汞3种形态,其中金属汞的含量极少,但其可直接由植物根茎或叶片吸收。除此之外,土壤中含有的可溶性有机质(DOM)、腐殖质、铁氧化物和黏土矿物等都对Hg2+具有一定的吸附作用[18],可形成结合态汞。Cl-对Hg2+有很强的亲和力,可形成易溶解的无机化合物(HgCl2),其可通过植物吸收的方式进行生物迁移,进入食物链,对人体造成危害。植物对汞的吸收能力不同,表现为:针叶植物>落叶植物>水稻>玉米>高梁>小麦>叶菜类>根菜类[19]。而且植物的不同部位汞含量也是不同的,一般认为,植物中的汞经土壤吸收时,地底部分要高于地上部分[20];植物中的汞经大气吸收时,地上部分要高于地底部分。张仲胜等[21]研究表明汞含量在土壤-植物、植物-植食性昆虫、植食性昆虫-肉食性昆虫这一食物链过程中逐渐富集。一般情况下,植物中含有的是无机汞,动物中含有的是有机汞。不同的土壤中汞含量是不同的,其影响因素包括pH值、温度、有机质、土壤组分等。李永华等[22]研究指出,土壤总汞及各形态汞含量随土壤pH值升高而增加。除此之外,研究表明,我国土壤汞污染的趋势表现为:工业区>居民区>风景游览区>农村[23]。我国土壤环境质量标准(GB15618-1995)中规定的一级标准为0.15mg/kg,某金矿区农田土壤汞含量为0.21~20.3mg/kg,均值为2.23mg/kg24,葫芦岛市土壤汞含量为0.055~14.575mg/kg,均值为1.435mg/kg[25],桂林土壤汞含量为0.076~2.336mg/kg,均值为0.288mg/kg[26],太原土壤汞含量为0.043~0.297mg/kg[17],均高于0.15mg/kg,但污染较轻,属于轻度汞污染。而万山矿区土壤汞含量范围为24.31~347.52mg/kg[27],远高于0.15mg/kg,表明贵州万山汞矿地区土壤汞污染严重。

2.3水体汞污染

水体汞污染的来源有水气交换、在雨水冲刷等的作用下土壤中的汞及其化合物随水流进入水生生态系统、含汞工业废水的排放等。我国的水体汞污染主要是由于工业废水的排放引起的,许多汞相关行业,如矿山、化工、化纤、化肥、农药、冶金、电镀、仪表、颜料等工业都会排出含汞污染物的废水,从而进入水循环系统中。在20世纪60~80年代,我国松花江流域发生的汞中毒事件就是由于化工企业排放的含高浓度汞的乙醛生产废水引起。人们通过饮用受汞及其化合物污染的饮用水或食用受污染的水生动、植物而发生汞中毒。

水循环系统包括上层水体和下层底泥,而水体和底泥间的相互作用影响了水体的汞含量。汞及其化合物会累积在水体底部污泥中,在微生物的作用下转化为甲基汞,通过食物链进入鱼体内,导致人体食用后发生汞中毒。如我国贵州百花湖曾受到汞法生产醋酸企业含汞废水的污染,但目前水体总汞含量平均值为33.2ng/L,低于我国地表水环境质量标准(GB3838-2002)中的Ⅲ类水标准(100ng/g)。鱼体总汞平均含量为28.0ng/g[28],低于我国水产品食用卫生标准规定的汞含量安全限值(300ng/g)及世界卫生组织规定食用鱼类汞含量标准限值为500ng/g,汞污染对百花湖的影响已不明显。松花江流域自70年代发生汞污染开始,经过彻底切断污染源等20多年的治理,到目前为止尚未完全消除汞污染,江水汞含量为150~380ng/L,高于背景含量,并且部分鱼体总汞含量超出了我国食品卫生标准[29]。黄浦江江水中的平均汞含量为400ng/L,高于贵州百花湖与松花江的平均汞含量[30]。葫芦岛市五里河水中汞含量为84~10446ng/L,平均值为1395ng/L[31],远高于Ⅲ类水标准100ng/g,污染非常严重。

3我国汞污染对人体健康危害的现状

环境汞污染所引起的汞中毒多为慢性汞中毒,2010年12月20日卫生部发布的《重金属污染诊疗指南(试行)》中将环境污染引起的汞中毒分为慢性轻度汞中毒、慢性中度汞中毒、慢性重度汞中毒,主要表现为神经系统症状,严重者可致死亡,目前世界上已有环境汞污染所致汞中毒病例的报告。我国环境汞污染的形势较为严峻,如吉林松花江流域、贵州万山地区等都曾受到过严重的汞污染,给周围人群带来了严重危害,并在经过多年的环境治理后,污染尚未完全消除,对人群健康的影响也依然存在。70年代发生的松花江汞污染事件中,有甲基汞中毒的病例报告。发汞是判断体内汞蓄积的重要指标,用以了解受污染的程度。据调查,1975年松花江沿江渔民发汞含量均值为17.50μg/g,1990年发汞均值为3.82μg/g,2000年发汞均值为2.15μg/g[32],发汞呈下降趋势,但仍高于美国环境保护局制定的1mg/kg的发汞限值,表明经过20多年的环境污染治理,环境明显改善,对人体的危害有所减轻,但却依旧存在汞蓄积。而贵州万山汞矿地区居民的发汞含量平均值为837μg/g[33],可见该地区汞污染十分严重,对人体的危害也较高。宁波市居民发汞含量均值为1.8mg/kg[34],而成都、苏州、长沙、上海、杭州等地居民的发汞含量平均值均高于1mg/kg[34],表明居民体内有汞蓄积,存汞暴露的健康风险。

从以上数据可以看出,我国许多城市目前都面临着汞污染的威胁,但由于我国幅员辽阔,一些地区存在汞污染的情况,但尚未被发现或数据尚未发表,因此本文只有部分城市的汞污染状况分析,并无法代表我国的整体情况,只是对现有数据进行分析整理,使人们了解目前己知的汞污染状况,重视环境汞污染对人体的健康危害,进而采取各种有效措施以减少汞污染物的排放,如减少汞矿开采、较少含汞原料的使用、替代含汞或使用汞的产品和工艺、加强汞废物的管理等。

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文章关键词:汞污染 有机汞 甲基汞

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