汞污染——生命不能承受之重（上）

汞的前世今生

汞俗稱水銀，化學(xué)符號“Hg”，原子序數(shù)80，原子量200.59，比重高達(dá)13.9，熔點(diǎn)-38.9℃，是唯一在常溫下呈液態(tài)的金屬。由于其獨(dú)特的理化性質(zhì)，人類幾千年前就認(rèn)識和使用汞了。

1908年，德國著名考古學(xué)家海因里?！な├锫诎＜澳崃_河西岸的公元前17～前16世紀(jì)的古埃及墓葬中發(fā)現(xiàn)了一管陪葬用的水銀。這是人類用汞的最早記錄。

我國研究人員曾經(jīng)對秦始皇陵園進(jìn)行過兩次大規(guī)模的地球化學(xué)測試，發(fā)現(xiàn)在秦始皇陵封土中心1.2萬平方米的范圍內(nèi)汞含量為陵墓外其他地方汞含量的8倍，說明在秦始皇陵地下有大量汞。這和《史記·秦始皇本紀(jì)》中記載的秦始皇陵地宮“以水銀為百川江河大海，機(jī)相灌輸”的敘述相吻合，有專家根據(jù)所測數(shù)據(jù)估計(jì)秦始皇陵墓內(nèi)儲存的汞可能有100噸。這意味著早在公元前200余年，中國就有了大規(guī)模的汞礦開采、冶煉。

汞能夠溶解其他金屬，形成汞齊 （含汞合金），加熱汞齊，其中的汞又能蒸發(fā)分離出去。古法“汞鍍金”就是利用汞的這一特性，將黃金和汞以一定比例混合調(diào)成糊糊狀的金汞齊，涂抹在器物表面，再用火烤，汞蒸發(fā)后黃金就留在器物的表面了。汞還能夠從金沙中溶解出黃金，因此汞是古代煉金術(shù)士研究的最重要的元素。直到現(xiàn)在，還有人利用汞的這個(gè)特殊性質(zhì)提取金和銀。

在歷史的長河中，汞緊緊伴隨金銀等貴金屬，見證著文明的興衰。但它沒有黃金的輝煌，沒有白銀的高貴，汞的身影閃爍著陰冷的寒光，帶著詭秘的殺氣，穿越了人類文明發(fā)展的各階段。

古代每一次金壁輝煌的宮殿、陵墓和廟宇的興建之后都有大批鍍金工匠慘死，留下準(zhǔn)確數(shù)字記錄的有俄羅斯彼得堡的圣伊莎教堂建成后60名鍍金工匠得怪病死去。

中國和西方古代一些盛世帝王和文人雅士英年早逝也與沉迷于煉金和服丹有關(guān)。煉丹所用的朱砂，其主要化學(xué)成分就是硫化汞，像《天工開物》畫的那樣，古人把紅色的丹砂放入鍋中，加熱到兩三百度，硫化汞就會(huì)分解成硫和汞，經(jīng)過冷凝，汞就出來了。

古英格蘭的制帽匠在制帽過程中，將皮料用含汞的硝酸鹽進(jìn)行處理。工匠不可避免地會(huì)攝入汞，使其神經(jīng)系統(tǒng)受損，并伴有口齒不清，蹣跚的步履，肌肉不斷抽搐等癥狀。帽匠的不正常舉動(dòng)在當(dāng)時(shí)司空見慣，以致于英語中形容一個(gè)人很癲狂時(shí)，會(huì)說他“像制帽匠一樣癲狂（Mad as a hatter）”。

工業(yè)革命后，汞仍然被用來開采金銀。還被用在YEZ32LePZgm+ViBDYKrD9dGRy4bJPdlozLYtCZ2v4Sk=化工、電氣、儀表生產(chǎn)等多方面。由于汞在常溫下是液態(tài)，熱脹冷縮時(shí)體積變化均勻，且化學(xué)穩(wěn)定性好，被廣泛用在溫度計(jì)和壓力計(jì)制造中。汞在相對較低的溫度下就能變成蒸氣并受激發(fā)產(chǎn)生紫外光，因此被用來生產(chǎn)節(jié)能熒光燈。長期以來，無機(jī)化工產(chǎn)業(yè)中最基礎(chǔ)的氯堿產(chǎn)業(yè)也依賴于汞。聚氯乙烯合成中采用氯化汞做觸媒。

工業(yè)時(shí)代，汞的應(yīng)用達(dá)到了新階段，它給人類帶來的災(zāi)難也更為慘重。20世紀(jì)50年代發(fā)生在日本、令人談之色變的水俁病的罪魁禍?zhǔn)拙褪枪?。水俁病患者輕者口齒不清、步履蹣跚，重者視覺喪失、手足變形，神經(jīng)失常，身體彎成弓狀，高叫直至死亡。水俁病震驚全球，甚至被稱為“世界第一公害病”。20世紀(jì)80年代，我國松花江邊漁民聚居的許多村子里出現(xiàn)了水俁病。上千名沿江漁民頭發(fā)汞含量檢測顯示，經(jīng)常吃江魚的漁民體內(nèi)的汞含量比普通人高出幾十倍甚至上百倍。經(jīng)過篩查，近百名漁民被送進(jìn)醫(yī)院進(jìn)行觀察治療。造成這一災(zāi)難的是吉林化學(xué)工業(yè)公司電石廠醋酸車間乙醛工段等單位先后向松花江排入大量含汞廢水，導(dǎo)致松花江水系受到甲基汞污染。

汞之危害

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)汞具有很強(qiáng)的生物毒性，能損害人的大腦、脊髓、腎臟和肝臟，影響人的感覺、視覺、味覺和行為舉止。

單質(zhì)汞進(jìn)入人體的主要途徑是吸入汞蒸氣。吸入的汞80%左右被人體吸收，它能穿過血腦屏障，引起人們顫栗、齒齦炎及易興奮等，并可損害肝和腎，高濃度的汞蒸氣會(huì)對口腔、呼吸道和肺組織造成損傷，甚至使人因呼吸衰竭而死。

汞的化合物種類不多，大多數(shù)的汞化合物都有較強(qiáng)的毒性。汞可以和氯、溴、碘等鹵素原子以及硝酸根和亞硝酸根等形成無機(jī)汞化合物。無機(jī)汞可導(dǎo)致腎衰竭和胃腸損傷。汞的高水平暴露引起的其他癥狀有皮疹、多汗、過敏、肌肉抽搐、體虛及高血壓等。

對人和其他動(dòng)植物來說，有機(jī)汞對健康的危害最大。自然界中存在多種形式的有機(jī)汞：如甲基汞、二甲基汞、苯汞和乙基汞，其中最常見的是甲基汞，它也是對健康危害最大的一種有機(jī)汞。甲基汞具有生物累積性，它們通過食物鏈傳遞并富集在動(dòng)物和人體中。20世紀(jì)90年代末，美國科學(xué)家巴德在對北極動(dòng)物的研究中發(fā)現(xiàn)，在它們的肝組織中，處于生物鏈底層的動(dòng)物，每克體重含汞0.005微克（1克=106微克），該數(shù)值在海鳥中增加了20倍，為0.1046微克，而在海豹、鯨和北極熊的肝臟內(nèi)，汞的含量最高可達(dá)21.6微克。以單位體重計(jì)算，海豹、鯨和北極熊體內(nèi)的甲基汞濃度竟是底層動(dòng)物的4300余倍！這就是生物富集和生物放大現(xiàn)象。處于食物鏈頂端的人類是汞污染的最大受害者。

含汞垃圾也會(huì)轉(zhuǎn)化成甲基汞，這聽起來非?？膳?，但它已是科學(xué)界的共識，這也是為什么全世界都非常重視含汞垃圾處理的原因。汞不僅在水底會(huì)被細(xì)菌轉(zhuǎn)化成毒性很強(qiáng)的甲基汞，在陸地條件下、厭氧環(huán)境中也可以發(fā)生同樣的情況，土壤中也有能把無機(jī)汞轉(zhuǎn)化成甲基汞的細(xì)菌。甲基汞的危害則遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于無機(jī)汞。

1969年8月，著名學(xué)術(shù)刊物《自然》雜志上刊登了瑞典斯德哥爾摩大學(xué)詹森和杰尼洛夫的研究發(fā)現(xiàn)。在這篇題為《水生生態(tài)系統(tǒng)中的汞的甲基化》的論文中，他們寫到：“高含汞量的魚，它們身體內(nèi)的汞原來被認(rèn)為是無機(jī)汞，這些物質(zhì)來自工業(yè)廢水，但后來發(fā)現(xiàn)這些魚體內(nèi)的汞幾乎全部是甲基汞。一個(gè)可能的解釋是生命體擁有把汞轉(zhuǎn)化成甲基汞的能力，而我們的研究數(shù)據(jù)表明，水底沉積物和腐敗的魚體內(nèi)可以產(chǎn)生出甲基汞?！?/p>

詹森和杰尼洛夫突破性地發(fā)現(xiàn)，在湖底巖屑和沉積層上有一種硫酸鹽還原菌，它們能把排放到水中的金屬單質(zhì)汞和無機(jī)汞轉(zhuǎn)變成為單甲基及二甲基汞。再由食物鏈傳遞到魚，最后通過魚被人食用，甲基汞就這樣進(jìn)入了人體。

不僅如此，杰尼洛夫還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)特殊的現(xiàn)象，生物體有在食物鏈中濃縮汞的特性。

甲基汞經(jīng)腸道吸收后，會(huì)在身體各部位積聚，并且最容易積聚在大腦中，從而引起人體中樞神經(jīng)中毒。更可怕的是，甲基汞不僅能輕易穿過血腦屏障，還能穿越胎盤屏障，進(jìn)入胎兒體內(nèi)，在胎兒的腦和其他組織中積累，嚴(yán)重威脅正在發(fā)育的胚胎。而正在發(fā)育的胎兒和嬰兒對甲基汞的敏感性比成人高出5～10倍。此外，甲基汞還會(huì)通過母乳喂養(yǎng)傳遞給嬰兒。所以汞污染對懷孕婦女和嬰幼兒的危害更大。

綜上可知，汞和大多數(shù)汞的化合物都是有毒的，也就是說汞一旦進(jìn)入環(huán)境就很難轉(zhuǎn)化為無毒形式。作為一種持久性有毒物質(zhì)，汞可以在環(huán)境里富集。

全球遷移的汞污染

由于汞很容易蒸發(fā)到大氣中，并且它在大氣中的停留時(shí)間長達(dá)幾個(gè)月甚至一年，汞蒸氣可隨空氣流在全球范圍內(nèi)長距離遷移。汞也是重金屬中唯一能夠以氣態(tài)形式作長距離傳輸?shù)娜蛭廴疚?。因此，遠(yuǎn)離污染源的生態(tài)系統(tǒng)也會(huì)受到汞污染的威脅。這些氣態(tài)的汞最終隨著雨雪等發(fā)生沉降，并在當(dāng)?shù)丶谆?、進(jìn)入生物圈、沿食物鏈富集。這也意味著，即使是汞排放量極少的國家和地區(qū)，也可能遭受汞污染的危害。20世紀(jì)80年代，在加拿大偏遠(yuǎn)廣袤的東北部地區(qū)非常干凈的湖泊里，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，湖泊中的魚體內(nèi)含有極高濃度的甲基汞，甚至超過了世界衛(wèi)生組織建議的食用水產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署的資料顯示，由于汞的長距離傳播，在遠(yuǎn)離所有大型汞排放源、位于北極附近的地區(qū)，海魚中均被檢出有極高含量的汞，嚴(yán)重威脅著以海魚為主要食物的當(dāng)?shù)厝说慕】怠?/p>

2003年，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署正式發(fā)布了《全球汞評估報(bào)告》。報(bào)告指出，“氣態(tài)汞是繼溫室氣體之后，第二種對世界環(huán)境產(chǎn)生重大影響的全球性污染物。為此，各國必須聯(lián)合起來，采取有效措施控制汞對大氣的污染”。2009年2月，在第25屆聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署部長級會(huì)議上，130多個(gè)國家召集政府間談判委員會(huì)（INC），決定用3年時(shí)間談判，在2013年初達(dá)成一項(xiàng)有法律約束力的全球汞公約；在全球?qū)用娌扇∫恢滦袆?dòng)，限制甚至最終淘汰汞的開采和使用，對汞污染進(jìn)行嚴(yán)格的管理和控制。

汞從何而來

汞元素可以通過火山噴發(fā)、地殼的風(fēng)化作用進(jìn)入自然界，之后汞就在生物圈、水圈、大氣圈和巖石圈間往復(fù)循環(huán)著。

如今，全球環(huán)境中的汞主要有三個(gè)來源：包括火山運(yùn)動(dòng)和巖石風(fēng)化等因素的自然釋放、在工業(yè)生產(chǎn)中的人為排放以及之前沉積下來的歷史人為汞排放的再釋放。

在這些因素中，人為排放占據(jù)1/3。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署在《全球汞評估報(bào)告》中指出，從全球平均來看，汞的人為排放已導(dǎo)致現(xiàn)在的汞沉積速度比工業(yè)化前高出了1.5～3倍；在工業(yè)地區(qū)內(nèi)及其周圍，汞的沉積速度在過去200年間增加2～10倍。

在眾多的人類活動(dòng)中，工業(yè)排放是全球最大的汞排放源，化石燃料的燃燒，采礦業(yè)、冶金業(yè)以及氯堿、PVC塑料的生產(chǎn)，含汞產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的泄漏和報(bào)廢后的處理及焚燒過程等都是主要的汞排放源。特別是煤炭燃燒過程中，會(huì)釋放大量汞。有統(tǒng)計(jì)表明，地球上每年汞的人為排放量約為2200噸左右，而從燃煤中排放出來的汞就要達(dá)到750噸，約占總排放量的35%。盡管已發(fā)表的對人為和自然汞排放比例的評估結(jié)果不太一致，但根據(jù)已有信息仍然可以推斷出：自然排放的汞不到總排放量的50%。

19世紀(jì)以來，隨著工業(yè)的發(fā)展，汞的用途越來越多，汞產(chǎn)量劇增，從而使大量的汞進(jìn)入環(huán)境，造成了大量的汞污染。

【責(zé)任編輯】趙 菲</