再生汞行業(yè)含汞廢物污染特征及風(fēng)險(xiǎn)分析

許增貴

摘 要：采用SEM二次電子掃描和X射線分析方法分析了我國(guó)再生汞行業(yè)產(chǎn)生的含汞廢物種類(lèi)、產(chǎn)生過(guò)程及污染特征，并在此基礎(chǔ)上從處置安全性、廢物流向及廢物危害性等角度全面分析與評(píng)估各類(lèi)含汞廢物的風(fēng)險(xiǎn)，明確了含汞廢物的污染特性和風(fēng)險(xiǎn)狀況，為含汞廢物的風(fēng)險(xiǎn)管理提供了參考依據(jù)。同時(shí)表明，該行業(yè)含汞廢物風(fēng)險(xiǎn)較高的是粉塵、污泥，主要污染物為HgCl2、HgO和Hg。

關(guān)鍵詞：再生汞 污染特征 風(fēng)險(xiǎn)分析 廢汞觸媒 爐渣 粉塵 污泥

中圖分類(lèi)號(hào)：X758 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）05（c）-0139-02

2016年4月，中國(guó)人大常委會(huì)批準(zhǔn)了我國(guó)簽訂的《關(guān)于汞的水俁公約》，條約正式生效，含汞廢物作為汞公約的一個(gè)重要組成部分，其環(huán)境管理已提到重要日程上來(lái)。

我國(guó)汞消費(fèi)中用量最大的是化工觸媒，氯化汞觸媒作為乙炔和氯化氫合成氯乙烯（VCM）工序的催化劑，大量地運(yùn)用于電石法生產(chǎn)聚氯乙烯（PVC）行業(yè)，該行業(yè)消耗的汞約占全國(guó)用汞總量的60%[1]?；び|媒在應(yīng)用過(guò)程中由于汞升華和中毒等原因失活成為廢汞觸媒，而廢汞觸媒中的含汞量約為2.88%～3.88%[2]，具有可觀的再利用價(jià)值。目前，國(guó)內(nèi)已有若干家企業(yè)開(kāi)展了再生汞冶煉生產(chǎn)，主要采用火法冶煉工藝，以蒸餾的方式提煉汞[3]。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)再生汞冶煉行業(yè)冶煉工藝、含汞廢物產(chǎn)生狀況以及冶煉過(guò)程中汞污染源解析進(jìn)行了研究[4-8]，其研究結(jié)果是大致了解了國(guó)內(nèi)再生汞冶煉工藝污染物產(chǎn)生情況、污染控制措施，明確了冶煉過(guò)程中的汞分布狀況。

目前再生汞冶煉行業(yè)汞污染方面的研究存在的主要問(wèn)題包括以下兩方面[4-8]：（1）沒(méi)有深入研究含汞廢物的污染特性；（2）沒(méi)有分析并篩選出高風(fēng)險(xiǎn)的含汞廢物。

文章在分析再生汞冶煉過(guò)程含汞廢物特性的基礎(chǔ)上，分別從廢物特性、產(chǎn)生特征、處置安全性、廢物流向及廢物危害性等角度全面分析與評(píng)估各類(lèi)含汞廢物的風(fēng)險(xiǎn)，明確了含汞廢物的污染特性和風(fēng)險(xiǎn)狀況，為含汞廢物的風(fēng)險(xiǎn)管理提供了參考依據(jù)。

1 分析方法

1.1 方法步驟

針對(duì)某再生汞企業(yè)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與采樣，根據(jù)實(shí)際情況共采集固體樣品18個(gè)，包括廢汞觸媒（代碼①）、廢汞觸媒與石灰混合料（代碼②）、廢汞觸媒與石灰及煤渣混合料（代碼③）、低汞爐渣（代碼④）、低汞粉塵（代碼⑤）、低汞污泥樣品各3個(gè)（見(jiàn)表2）。

掃描電鏡在觀察固體樣品表面微區(qū)特征（形貌、原子序數(shù)或化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)等）上具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，一般應(yīng)用二次電子成像。二次電子是被入射電子轟擊出來(lái)離開(kāi)樣品表面的核外電子，其對(duì)樣品表面形狀十分敏感，所以最適用于樣品表面形貌分析[9]。

固體樣品經(jīng)噴金預(yù)處理后，在掃描電鏡下進(jìn)行SEM二次電子成像，獲得樣品微觀形貌，并對(duì)樣品進(jìn)行X射線能譜分析，結(jié)合樣品的形貌特征分析樣品的化學(xué)組成，并進(jìn)一步分析其總汞含量及其危害特性。

固體樣品總汞含量分析采用《土壤和沉積物汞、砷、硒、鉍、銻的測(cè)定 微波消解/原子熒光法》（HJ 680-2013）。

1.2 分析儀器

具體情況見(jiàn)表1。

2 結(jié)果與討論

2.1 含汞廢物特性分析

含汞廢物特性分析主要包括形貌、化學(xué)成分、汞含量和危害性的分析。結(jié)果表明：（1）形貌特征見(jiàn)圖1、圖2、圖3：①爐渣微觀形貌：主要由灰色基體構(gòu)成，在灰色基體上散布有少量亮白色顆粒，微孔較少，說(shuō)明廢汞觸媒經(jīng)冶煉蒸餾后絕大部分含汞化合物蒸發(fā)進(jìn)入到氣體中。②粉塵微觀形貌：主要由灰色和白色顆粒組成，微孔細(xì)小繁多，說(shuō)明經(jīng)布袋截留下來(lái)的粉塵中含有較多的含汞化合物。③污泥微觀形貌：主要由灰白色顆粒組成，微孔狹小較多，說(shuō)明廢水中的汞累積在污泥中。（2）化學(xué)成分見(jiàn)圖4：①3號(hào)煤渣混合料是指石灰與原料反應(yīng)后的產(chǎn)物與煤渣的混合料，3號(hào)煤渣混合料O含量偏高，同時(shí)石灰與HgCl2反應(yīng)生成HgO，說(shuō)明3號(hào)煤渣混合料汞化合物大部分以HgO形式存在。②4號(hào)爐渣O含量急劇下降，而Cl含量稍微下降，說(shuō)明3號(hào)原料中HgO大部分轉(zhuǎn)換為金屬汞逸出，4號(hào)爐渣中的汞化合物可能以HgCl2為主，存在少量HgO。③5號(hào)粉塵O含量與3號(hào)相比下降近1倍，而Cl含量基本不變，說(shuō)明5號(hào)粉塵中的汞化合物可能包括HgCl2、HgO和Hg。（3）汞含量分析：原料中的汞含量為45 000 mg/kg，即4.5%，經(jīng)蒸餾后爐渣中汞含量下降為0.58%，氣體中的汞在冷凝回收和凈化后，經(jīng)布袋收集的粉塵汞含量為4%。污泥進(jìn)行能譜分析時(shí)，由于鏡頭被污染而未獲得數(shù)據(jù)，說(shuō)明污泥中的汞含量偏高導(dǎo)致在能譜分析時(shí)大量汞汽化，而在汞含量分析中，其汞濃度為82 700 mg/kg，即8.27%。（4）危害性：①?gòu)男蚊步嵌确治?，粉塵和污泥主要由顆粒組成，微孔繁多，說(shuō)明汞化合物顆?；钚暂^強(qiáng)，容易進(jìn)入到環(huán)境中，其危害性較大，而爐渣主要由灰色基體構(gòu)成，散布少量亮白色顆粒，微孔較少，說(shuō)明含汞化合物極少，活性較低，且不容易進(jìn)入到環(huán)境中，危害小。②從化學(xué)成分角度分析，粉塵中包含HgCl2、HgO和Hg，而HgCl2和Hg的活性強(qiáng)，容易進(jìn)入到環(huán)境中，對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)、腎臟系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)及生殖系統(tǒng)造成損害，同時(shí)如果進(jìn)入到生物環(huán)境中容易在生物厭氧作用下轉(zhuǎn)化為甲基汞[2]。③從汞含量角度分析，汞含量高低順序?yàn)槲勰?gt;粉塵>爐渣，其中爐渣中汞含量極低，為0.58%。綜上，含汞廢物危害性高低順序?yàn)槲勰?gt;粉塵>爐渣。

2.2 含汞廢物風(fēng)險(xiǎn)分析

根據(jù)再生汞冶煉含汞廢物污染特性分析結(jié)果，應(yīng)用德?tīng)柗茖?zhuān)家法[10]進(jìn)行含汞廢物風(fēng)險(xiǎn)分析。結(jié)果表明，含汞粉塵、含汞污泥的風(fēng)險(xiǎn)較高，而含汞爐渣的風(fēng)險(xiǎn)較低。主要原因是含汞粉塵的廢物特性和危害性大、含汞污泥的危害性大和處置安全性差，而含汞爐渣的廢物特性、危害性及處置安全性均較好，只是產(chǎn)生量較大。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）再生汞行業(yè)主要含汞廢物為爐渣、粉塵和水處理污泥。

（2）爐渣多為炭基體構(gòu)成，其中汞化合物顆粒較少，主要成分為HgCl2，含有少量HgO，其活性較低，不容易進(jìn)入到環(huán)境中，危害性小，而粉塵和污泥主要由顆粒物構(gòu)成，其中汞化合物為HgCl2、HgO和Hg，活性較高，容易進(jìn)入到環(huán)境中，危害性大。

（3）含汞廢物風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果表明，風(fēng)險(xiǎn)較高的是含汞粉塵和水處理污泥，需要重點(diǎn)關(guān)注，而爐渣的風(fēng)險(xiǎn)低，可以不必關(guān)注。

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