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(diào)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(fù)。

隨著土壤修復(fù)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(guān)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(yīng)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(guān)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(biāo)，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(nèi)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(xué)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(dǎo)致全國砷污染事件頻發(fā)，砷污染形勢更加嚴峻。預(yù)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(diào)，將面臨更高的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險。

而事實上，當(dāng)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(xué)》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(fēng)險模型。研究結(jié)果顯示，中國有近2000萬人生活在砷污染高風(fēng)險區(qū)域。例如，新疆塔里木盆地、內(nèi)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(dǎo)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(shè)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(biāo)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(nèi)邳蒼分洪道、武河、沙溝河、城河等多條河道水質(zhì)砷超標(biāo)，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(jié)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(biāo)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(zhuǎn)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(biāo)，若不處理會對環(huán)境造成嚴重的影響。

《砷污染防治技術(shù)政策》編制組預(yù)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(xué)院相關(guān)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(lǐng)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(yīng)用也十分有限；木材防腐是砷應(yīng)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(zhǔn)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(guān)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(shù)，既能回收含砷廢料中有價金屬，又能回收砷或?qū)ι檫M行固化處理。

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

處理含砷廢料工藝技術(shù)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(fù)雜，處理成本相對高。南昌大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院從事相關(guān)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(shù)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(shè)置專門倉庫堆存含砷物料及砷的副產(chǎn)品。

面對技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，相關(guān)人士認為，今后的除砷技術(shù)將朝著多種除砷劑聯(lián)合使用、 幾種方法結(jié)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(xué)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(shù), 使砷經(jīng)生物體氧化、吸收或轉(zhuǎn)化成為無毒化合物, 研究出高效價廉的除砷材料以適應(yīng)砷的飲水標(biāo)準(zhǔn)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(shù)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(shù)和經(jīng)驗,同時開發(fā)出適合我國國情和水源水質(zhì)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(shè)備的研制, 需要安全、高效、經(jīng)濟的除砷新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備的出現(xiàn)。

三方面努力杜絕砷污染

在土壤修復(fù)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(dāng)前中國環(huán)境科學(xué)院清潔生產(chǎn)中的相關(guān)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(fēng)險以及相應(yīng)的歷史遺留，進行以如何實現(xiàn)砷排放總量控制目標(biāo)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(guān)人士介紹，他們首先將調(diào)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(shè)備設(shè)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(dǎo)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(nèi)外砷污染防治技術(shù)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(shù)，制定涉砷行業(yè)砷污染防治技術(shù)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(shè)備設(shè)施、管理制度等方面，對比國內(nèi)現(xiàn)有先進水平，形成清潔生產(chǎn)評價指標(biāo)體系。

同時，他們還將研究砷污染的土壤和水體修復(fù)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(nèi)現(xiàn)有修復(fù)技術(shù)，結(jié)合當(dāng)?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(shù)名錄深入研發(fā)修復(fù)技術(shù)。

面對歷史遺留砷污染的壓力以及當(dāng)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(yīng)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(guān)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(guān)金屬的工廠的“三廢”進行嚴格監(jiān)管，責(zé)令其達標(biāo)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(luò)，定期對轄區(qū)內(nèi)的土壤環(huán)境質(zhì)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(guān)環(huán)境保護的法律、法規(guī)和規(guī)定的實行。