中國城市汞污染控制對策的思考

王迎春

(大連市環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧大連 116023)

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

1 國內(nèi)汞污染狀況

我國被認(rèn)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(fā)現(xiàn)［4］，北方城市氣候較寒冷，煤作為主要能源使用時(shí)間較長，能源結(jié)構(gòu)較單一，導(dǎo)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?。?］。大氣汞的區(qū)域性差異十分顯著，城區(qū)大氣Hg 濃度明顯高于郊區(qū)，郊區(qū)高于農(nóng)村。主要因?yàn)槌擎?zhèn)工業(yè)污染源和居民活動釋放大量Hg，熱島效應(yīng)也造成城區(qū)大氣污染物較難擴(kuò)散和稀釋。對于城鎮(zhèn)而言，工業(yè)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(jī)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(yuǎn)地區(qū)的大氣汞主要受區(qū)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(zhì)的風(fēng)化、火山與地?zé)峄顒?、森林火?zāi)、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(yī)療廢物、處理廠污泥等)、金屬冶煉、化工及其它用汞工業(yè)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(chǎn)等［11－13］。

3 國內(nèi)外汞防治對策

3.1 國內(nèi)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(huán)境保護(hù)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(shù)交流項(xiàng)目，成功實(shí)施了中挪合作“減少中國汞污染能力建設(shè)——以貴州為例研究”項(xiàng)目、中意合作“中國燃煤大氣汞排放控制與管理能力建設(shè)”、中美合作“水泥窯POPs 和其它有毒物質(zhì)減排項(xiàng)目”及“中美有關(guān)減少醫(yī)院含汞廢物合作項(xiàng)目”等，結(jié)合相關(guān)國際公約和國內(nèi)汞管理需求，不斷推進(jìn)汞等重金屬污染防治管理體系建設(shè)。相關(guān)部委也出臺了多項(xiàng)有關(guān)政策、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)指導(dǎo)文件等，環(huán)境保護(hù)部制定和實(shí)施了與重金屬污染防治有關(guān)的規(guī)劃、技術(shù)政策、技術(shù)導(dǎo)則、污染排放限值和監(jiān)測方法標(biāo)準(zhǔn)等，內(nèi)容涵蓋汞管理和污染防治的多個(gè)環(huán)節(jié)。

3.1.2 大氣汞污染處理技術(shù)

3.1.2.1 燃燒脫汞技術(shù)

大氣汞污染處理技術(shù)主要在燃煤技術(shù)中汞的去除研究比較多。目前，燃煤汞污染控制技術(shù)的研究主要集中在三個(gè)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(shù)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(jìn)入燃燒過程的量，主要包括洗煤和熱解技術(shù)。洗煤技術(shù)是一種簡單而低成本的降低汞排放的方法，采用先進(jìn)的物理化學(xué)洗煤技術(shù)，汞的脫除率可達(dá)64.5%。目前，發(fā)達(dá)國家的原煤入洗率已經(jīng)達(dá)40%～100%，而我國只有22%［15］。熱解法脫汞則是利用汞的高揮發(fā)性，在不損失碳素的溫度條件下，使煙煤溫和熱解把汞揮發(fā)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(nèi)停留時(shí)間，使得微顆粒吸附汞的機(jī)會增加，更有利于氣態(tài)汞的沉降。另外，流化床燃燒操作溫度相對較低，導(dǎo)致氧化態(tài)汞含量增加，又抑制了氧化態(tài)汞重新轉(zhuǎn)化成Hg0，在后續(xù)凈化設(shè)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(tài)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(jī)理，不同氣體和碳以不同比例存在時(shí)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(xiàn)有的煙氣凈化設(shè)備脫汞、化學(xué)沉淀法、化學(xué)氧化法。

3.1.2.2 含汞廢氣的治理技術(shù)

含汞廢氣的凈化方法有冷凝法、吸收法、吸附法、氣相反應(yīng)法、電子射線法及聯(lián)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(yīng)法是用某種氣體與含汞廢氣產(chǎn)生氣體化學(xué)反應(yīng)來消除汞。最常用的主要是碘化升華法，即將結(jié)晶碘法在汞作業(yè)室內(nèi)加熱蒸發(fā)或自然升華，形成的碘蒸汽與室內(nèi)的汞蒸汽反應(yīng)，生成不易揮發(fā)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(xué)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(zhuǎn)化過程使廢氣中汞濃度降低。植物不僅能夠美化環(huán)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(qū)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(qū)行動，逐漸形成局地—區(qū)域—全球三個(gè)層面共同協(xié)作的格局。國際或區(qū)域間主要在汞的減排、控制措施選擇、汞的監(jiān)測和相關(guān)信息的交流等領(lǐng)域進(jìn)行溝通和合作。此外，還有一些區(qū)域?qū)用嫦嚓P(guān)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(jì)劃、北美地區(qū)汞行動計(jì)劃等。表1 總結(jié)了與汞控制相關(guān)的國際公約或協(xié)議［19］。

表1 與汞相關(guān)的國際公約/協(xié)議

3.2.2 通過立法加強(qiáng)對汞排放和汞污染的控制

立法不僅推動了化學(xué)品的安全管理，而且為其提供了一個(gè)管理框架。由于汞污染的特點(diǎn)，很少有能夠覆蓋整個(gè)包括汞在內(nèi)的化學(xué)品管理的單個(gè)法律，通常是包括幾個(gè)分開的立法，由分開的部門來執(zhí)行。比如美國的《清潔水法案》在排放許可系統(tǒng)的基礎(chǔ)上確定不同行業(yè)基于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的汞排放量，各產(chǎn)業(yè)部門據(jù)此被分配給一個(gè)特定的汞排放量。加拿大針對汞污染控制既有聯(lián)邦法規(guī)，也有省級和地區(qū)級的污水、飲用水和工業(yè)源排放的立法、法規(guī)和指南。丹麥主要通過兩個(gè)法案來控制汞污染，《環(huán)境保護(hù)法案》(1974)控制排向大氣、水體、土壤的會對人類健康或者環(huán)境造成危害的化學(xué)物質(zhì)。德國根據(jù)《聯(lián)邦排放控制法案》來制定技術(shù)導(dǎo)則中預(yù)防工業(yè)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(guī)定水中的總汞濃度標(biāo)準(zhǔn)和汞排放標(biāo)準(zhǔn)。另外，還有很多針對金屬開采和生產(chǎn)的環(huán)境立法和法規(guī)，控制點(diǎn)源向大氣、水體和土壤的污染。

3.2.3 設(shè)立協(xié)同管理機(jī)構(gòu)全過程管理

環(huán)境保護(hù)行政主管部門總體負(fù)責(zé)、多部門參與并分工負(fù)責(zé)。美國通過國家環(huán)保局和其他部門的共同協(xié)作來控制汞污染。環(huán)保局主要致力于制定空氣、水和土壤的排放標(biāo)準(zhǔn)，通過制定污染源的排放標(biāo)準(zhǔn)或者環(huán)境介質(zhì)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)來控制污染源的汞排放，管理汞排放造成的風(fēng)險(xiǎn)。芬蘭政府通過和化學(xué)品咨詢委員會的合作來監(jiān)督各部門和商業(yè)之間的合作。丹麥對化學(xué)品管理的整個(gè)職責(zé)由環(huán)境和能源部門的下屬單位——丹麥環(huán)境保護(hù)局負(fù)責(zé)，并由其他很多部門共同對化學(xué)品進(jìn)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(biāo)，一般是減少汞向各種環(huán)境介質(zhì)的排放，這種控制目標(biāo)通過各個(gè)部門的部門減排目標(biāo)來實(shí)現(xiàn)。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(xué)品管理體系中為進(jìn)一步的控制措施提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和決策依據(jù)，主要通過排放標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對汞進(jìn)行管理和控制。

4 結(jié) 語

汞作為唯一以氣態(tài)形式存在于大氣環(huán)境中的有毒重金屬污染物，對人體健康和生態(tài)環(huán)境具有很大的負(fù)面影響。工業(yè)發(fā)展速度快的城市，大氣、土壤、水體、植物都出現(xiàn)不同程度的汞污染，應(yīng)采取有效措施及時(shí)應(yīng)對。

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