节能灯中汞的安全风险评估

普旭力 邹建龙 王 伟 王鸿辉 潘忠厚

（厦门出入境检验检疫局 福建厦门 361026）

1 前言

相对于传统的白炽灯泡，节能灯的能量转换效率更高，寿命更长，因此作为一种重要的节能产品而得到广泛推广。节能灯的广泛使用，有助于降低能耗，降低由火力发电中煤炭燃烧而引起的各种污染。因此，世界许多政府、团体和公益组织鼓励消费者购买和使用节能灯，许多国家甚至立法强制推广节能灯，如欧盟颁布的EC No 244/299《非定向家用灯生态设计要求》，从2012年9月1日起淘汰所有白炽灯泡。

尽管节能灯拥有诸多优点，但由于节能灯工作原理的限制，在现有技术水平下，灯管中汞的使用还难以替代。根据形状、用途以及制造工艺等的不同，节能灯中汞的含量从1 mg-30 mg不等。随着节能灯具的大量推广使用，汞也就不可避免地成为一大污染源。据估计，一只废弃节能灯中的汞渗入地下后，可使1800t水受到污染。仅在我国，每年因废旧灯管而流入环境中的汞就多达数十吨，这些汞会扩散进入空气、土壤、水流中，极难处理，而且汞的浓度会随时间而逐渐积累，从而对环境产生极为严重的威胁。

近年来，随着对节能灯污染环境担忧的加剧和制造技术的进步，节能灯管中汞的含量大大降低，并有进一步减小的趋势，许多主要节能灯制造厂家保证在他们生产的灯管中汞的含量少于5 mg-6 mg，少数厂家甚至宣称推出汞含量仅为1 mg的节能灯管。目前，欧盟RoHS指令规定普通照明用途节能灯管中汞含量不得超过5 mg，美国Green Seal组织推荐少于3 mg，我国环保行业标准HJ/T 230-2006中的限量是10 mg。

目前，许多国家和地区就节能灯管对环境可能产生的汞污染表示了严重的关切，许多研究机构也对其进行了相关的风险分析和研究。但是，由节能灯管中汞所引起的另一类风险——人身健康风险——却一直未引起人们的足够重视。越来越多的研究报道和实例表明，节能灯管在意外破裂或者废弃后处理不当所产生的汞蒸汽可能对人生安全存在严重的安全隐患。本研究的目的是探讨在家庭或办公场所因节能灯管意外破裂后汞对人体健康产生的风险。

2 危害识别

汞密封于灯管中，正常使用过程中一般不会有风险，但大多数节能灯管都没有任何保护装置。细长的玻璃管，非常脆弱，如果在安装或拆卸时使用力度过大、或失手滑落、或不小心碰到其他物体上（特别是有小孩子的家庭）、或灯管废弃后随手扔进家用垃圾桶，均有可能导致灯管的破裂，从而导致汞泄露。由于汞的沸点低，常温下即可蒸发，瞬时间可使周围空气中的汞浓度急剧升高，从而给人身安全带来严重威胁。近年来，由于节能灯的使用率急剧增长，这种意外破裂导致汞中毒风险的可能性也大大增加。

2.1 汞的吸收途径

汞蒸汽经肺的吸收量很高。动物实验证实，经呼吸道吸收的汞可占吸入量的75%-100%[1]，而且汞蒸汽经肺吸收的速度也很快。对吸入浓度为0.1 mg/m³的含汞空气的人员进行观察，于最初2-5 min内即见汞在呼吸道内的滞留迅速进入稳定状态，肺泡气中已测不出汞[2]。豚鼠吸入试验10min后，血及肾中已发现少量Hg208，大部分的汞经肺泡膜扩张进入血液中，体内的汞仅30%存留于肺内[3]。

金属汞经消化道的吸收甚微，据报道小于0.01%。中国医学科学院卫生研究所给家兔灌服金属汞（2g/kg体重），见汞几乎全部从粪便呈汞珠状排出，在肾、肝、血、肌肉和脑中的汞量只占灌入量的9×10-4；给大白鼠以大剂量（6g/kg体重）金属汞灌胃连续一个月，亦未见到中毒或死亡。

汞也可以直接穿透皮肤而被吸收。有人将金属汞涂布于完整的皮肤上，并严加覆盖以防止汞蒸发后被吸入，观察到可使人尿汞增高，使狗2-3 d后肾中含汞6.2×10-6，肝中含汞1.2 ×10-6[4]。但汞经皮肤吸收的机理和速度尚缺乏细致的研究，而且这一途径比呼吸道的吸入要少得多。

2.2 汞的毒理学数据

依据毒物接触情况、相应的临床症状和体征，汞中毒主要表现为两类，一种是短期高浓度的意外吸收而导致急性或亚急性中毒，一种是长期低浓度的职业性吸收而导致的慢性中毒。

2.2.1 急性和亚急性汞中毒

急性汞中毒主要发生于较短时间内吸入高浓度的汞蒸汽。有文献报道，接触空气中1-3 mg/m³汞蒸汽数小时后即可发病，甚至，浓度在0.13-0.8 mg/m³时也能引起急性汞中毒[5]。急性汞中毒的主要症状为：①起病急剧；②有头痛、头昏、乏力、发热等周身症状；③明显口腔炎症，如牙龈脱落、糜烂出血等；④恶心、呕吐、腹痛、腹泻、食欲不振等；⑤部分病人1-3d后出现红色丘斑状皮疹；⑥少部分病人会出现一些神经性症状如震颤等，但不多见。

亚急性汞中毒症状的类似于上述主症状，但一般在4d至一个月内出现。当接触汞空气中汞浓度高于最高允许浓度（0.01 mg/m³）数十倍时，易出现亚急性汞中毒。

儿童暴露于过量汞蒸汽中会产生一种罕见的肢端疼痛症，发病时，患者肢体端部（手指、脚趾等）皮肤温度异常上升、发红、发肿、剧烈疼痛[6-7]。这种病症一般是由于含汞器具（如温度计）破裂而引起，也有报道由于涂料中汞释放而引起的肢端疼痛症[8]，这种涂料中含有汞化合物杀菌剂。有报告认为，仅少数暴露于汞蒸汽的儿童最终会发展成为肢端疼痛症患者，同时还认为，肢端疼痛症是敏感个体对汞中毒的一种过敏性或者超敏性反应。

肢端疼痛症往往要在感染后几个星期甚至几个月后才出现，所以很难确定造成这种疾病的暴露水平，现有的文献也没有提到患有肢端疼痛症儿童所暴露汞的准确测量结果。因此，无从得知造成肢端疼痛症的空气中的汞的浓度水平，也就是说，无法得知不造成这种风险的汞蒸汽浓度最高安全限量；此外，如果肢端疼痛症只是少部分敏感人群的一种超敏性反应，也无法得知，哪一类儿童将是潜在的敏感人群。

2.2.2 慢性汞中毒

慢性汞中毒是职业性汞中毒中最常见的类型。长期暴露于低剂量的汞蒸汽中，对神经系统的影响最为显著，包括影响人的认知、感知、运动等能力。一般来说，离开暴露环境后，这些症状会有逐渐消退。但是，有报道说，在停止暴露10-30年后，一些症状（如震颤、认知缺陷等）依然被观察到。

研究表明，长期暴露于高于含汞0.1 mg/m3的空气中，中央神经系统功能紊乱症的发病几率明显增加。也有一些研究报道了在更低浓度下轻微的神经中毒症状，长期暴露在0.025 mg/m3汞浓度下的工人，记忆紊乱、睡眠失调、易怒、易疲劳、手脚震颤的现象增加。2002年，WHO的国际化学品安全方案工作组（IPCS）在研究了所有有关汞蒸汽吸入量和健康副作用的暴露-响应关系后，进行了一个综合的评价，这份评价中指出：研究一致表明长期暴露于20 μg/m3或更大浓度的汞蒸汽浓度下，会对中央神经系统产生轻微影响[9]。

汞中毒对儿童、婴幼儿或者胎儿神经系统影响的后果要比成人严重得多。在胎盘发展和婴幼儿成长阶段，脑部细胞快速生长和繁殖，神经系统不断完善[10]。如果在这种快速动态的发展过程中，吸入过量的汞蒸汽，会阻止细胞在生长过程中的分裂和变化，严重影响婴幼儿、胎儿的脑部和神经系统发育，引起不可预知的后遗症。有文献报道[11]，婴幼儿和胎儿的成长极易受到其饮食中鱼类所含甲基汞的影响。目前，有关元素汞对胎儿、婴幼儿和儿童影响的毒理学数据还极度缺乏，但大量的动物实验数据表明，元素汞对成长期的大脑和神经系统表现出高度敏感性。

肾脏也是容易受到汞蒸汽影响的一个重要器官，肾脏比人体其他的组织器官更能积聚汞。元素汞在体内很容易被氧化成Hg（II），高剂量暴露于Hg（II）会造成免疫综合症导致的血管球性肾炎，从而引发蛋白尿和肾病综合症。长期暴露于25-30 μg/m3的Hg0蒸汽中，首先会对肾小管产生影响，表现为低分子量蛋白质的排泄会增加。

2.3 汞的中毒机理

自1940年Fildes首先发现汞和蛋白质中的巯基有特殊的亲和力后，一般认为汞可与酶中的巯基结合形成硫醇盐，因而使一系列含巯基酶的活性受到抑制。以后发现，汞离子还能与细胞膜内的磷酰基结合，和酶系统中的氨基、羧基、羟基也有亲和力。但在低浓度时，汞离子首先与巯基结合，高浓度时方与其他有机基团结合。有学者报导，体外实验发现，汞离子可抑制若干酶系统，包括硫酸酚酯结合作用、细胞色素丙氧化酶等。因此，汞的毒性作用可能是因为它是许多酶的非特异抑制剂[12]。

金属汞中毒时，脑及肾中含汞量较高。通过电子显微镜及组织化学方法研究，汞在神经系统中并不贮存在树突或轴突中，而主要沉积于神经细胞的核周体，与胞浆中的微粒体及线粒体结合，反映汞参与了神经细胞的酶反应。但肾中贮存汞量远比脑中为高，汞也与肾小管上皮细胞内的线粒体与胞浆中的微粒体结合，但中毒症状远不是以肾脏损害为主[4]。因此，汞究竟抑制哪些酶的活性，或抑制到什么程度足以产生汞中毒的症状至今仍未阐明。

3 危害描述

在乡村未被污染的干净空中，汞浓度典型背景值为1-2 ng/m³。正常情况下，普遍认为，若超过此背景浓度100倍以上，则可能对人体产生危害。

目前对于空气中汞的浓度限值并没有一个统一的权威定值，不同国家和地区采用的标准相差很大。对于环境空气中汞浓度，美国环保署（EPA）定义了一个参考浓度（RfC）为0.3 μg/m³，美国毒物和疾病登记署（ATSDR）提出的最小风险水平（MRL）为0.2 μg/m³，而美国加利福尼亚州（California）则采用0.09 μg/m³的慢性参考暴露水平（REL），中国最新颁布的《环境空气质量标准》（GB 3095-2012）中推荐的环境空气中汞的参考浓度限值为0.05 μg/ m³。

上述数据中，EPA的参考浓度（RfC）和ATSDR的最小风险水平（MRL）是通过测量在工作场所中吸入汞蒸汽对成年人的神经系统所产生的副反应而得到，而加利福尼亚州的慢性参考暴露水平（REL）则是来源于动物毒性试验数据，其标准是不会阻碍动物的脑部发育。这些数据都是基于保守的外推法得出，设置了足够的安全边际值，考虑到保护所有的人群（包括潜在的敏感人群如孕妇、婴儿等）经长期的暴露接触而不会对身体健康产生可感知的危害。因此，可以认为，如果汞蒸汽浓度低于上述限量，在任何情况下、无论暴露多长时间，都不足以对人体产生统计学意义上的危害。

实际情况下，人体与汞的接触并不是长时间，而是间隔性短时或瞬时的接触。ATSDR设置了“反复接触水平”（Reoccupancy Level）为1 μg/m³，其定义为多次重复性进入受到汞污染的建筑物而不受危害的汞蒸汽浓度水平。加利福尼亚州则采用了1.8 μg/m³作为急性参考暴露水平（REL），在此水平下暴露1h而不受危害。在我国国家职业卫生标准GBZ 2.1-2007《工作场所有害因素职业接触限值 化学有害因素》中规定8h加权平均允许浓度（PC-TWA）为20 μg/m³，短时间接触限值（PC-STEL）为40 μg/m³。

上述各种限制相差数十倍，主要原因可能是因为：我国家职业卫生标准中规定的PC-TWA和PC-STEL主要考虑对象是成年的职业男性，相比于其他敏感人群（儿童、孕妇等）具有更强的耐受性，而且WHO的研究报告已经指出长期暴露于20 μg/m3汞蒸汽浓度下，会对中央神经系统产生轻微影响[9]，因此采用我国的PC-TWA和PC-STEL进行风险评估显然不合理；而ATSDR的“反复接触水平”（Reoccupancy Level）和加利福尼亚州的急性参考暴露水平（REL）考虑的是所有人群，包括潜在的敏感人群，因此其结果更具有指导意义。因此，可以认为，短期暴露（1h）小于2 μg/m³汞蒸汽浓度小，不会产生急性危害。

除上述可明确预见的因素外，汞暴露的危害还有许多不确定因素。

（1）上述这些限量都是通过动物毒理学试验或人体测试数据获得的无可见作用剂量水平（N O E L）或无可见不良作用剂量水平（NOAEL）除以合适的安全系数而得到（这种系数一般是30-100），在允许限值和NOEL或NOAEL之间存在着较大的安全边际值。当人体长期暴露于边际值之间（大于允许限值但小于NOEL或NOAEL）的汞蒸汽剂量水平下时，则无法确定是否会产生危害。

（2）无法确定短时间暴露在高于限量的浓度水平是否会产生危害。理论上，暴露的时间越短，受到的风险应该更小，因为吸入的汞的量更少，但没有数据表明危害与汞吸入量是否呈一个线性关系。

（3）无法得知急性暴露是否会产生一些慢性的影响。特别是在儿童或胎儿发展的关键时期，短期的暴露可能影响一些关键部位的发展过程，从而对大脑、神经系统或学习能力产生长期的影响。目前还没有急性暴露而产生慢性影响的毒理学数据和研究，这些知识的缺乏会限制精确评估汞暴露风险的能力。因此，不可能得出短期的暴露于当前的急性限量值浓度水平下而不会构成显著健康风险的结论。

（4）缺乏婴儿、儿童或则孕妇的安全剂量水平也是非常重要的不确定因素。上述所有和人体副作用相关的汞蒸汽剂量水平的研究均是来自于成年人，大部分是成年男性，而没有这些被认为是高风险人群的明显的流行病学证据。虽然各种限量设置了足够的安全边际值，但是这些安全边际值的设置都是基于经验而不是科学实验。

4 暴露评估

在室内，节能灯管破裂后泄露出来的汞大部分是以蒸汽的形式存在，部分吸附在灯管的内表面，部分还以汞齐的形式存在，还有一部分以微小液滴的形式散落于各处。汞蒸汽迅速分布于空气中，可经呼吸道吸入肺部，也可直接穿透皮肤而被吸收。而液态汞或汞齐（特别是吸附于地毯、沙发垫、椅垫、桌垫的汞）会长期保留，并缓慢蒸发至空气中，从而使人体长期暴露在汞蒸汽中，也有可能被幼儿误服而通过食道进入。

普通家用照明节能灯管中汞的含量非常少，一般为mg级。2007年，Chandrasekhar[13]建立了室内节能灯破裂后汞释放的研究模型。在此模型中，他假设：①节能灯中含有5 mg的汞；②房间体积约33 m³；③灯管中的汞都以蒸汽形式存在；④破裂后灯管中的汞在几分钟内发散室内空气中。基于以上假设，Chandrasekhar计算出节能灯管破裂后，汞蒸汽的浓度将超过150 μg/m³。超过我国GBZ 2.1-2007所规定的金属汞蒸汽20 μg/m3的时间加权平均允许浓度（PC-TWA）和40 μg/m3的短时间接触允许浓度（PC-STEL），更是远远高于ATSDR和EPA等机构提出的急性和慢性参考限量。

但是，在上述假设中，灯管中汞的完全蒸发只是一种极端情况，会过高地估计空气中汞的浓度。新泽西州环保部门的Aucott等[14]进行了一项实验：在一个32加仑（约0.12 m3）的带盖塑料桶内将荧光灯管打破，并定期将桶盖打开和关闭（模拟垃圾桶的正常使用过程），测量垃圾桶周围汞蒸汽的浓度以评估汞的释放率。结果发现，破裂灯管后两周内，大约有17%-40%的汞释放到空气中，而最开始的8h内释放的汞约占总释放汞的1/3，汞的释放率随时间延长而降低；温度越高，汞的释放率越快，释放量也越高；在破裂灯管碎片的表面仍残留有大量的汞。根据Aucott等人的实验结果可以推论，在不通风和不清理灯管碎片的情况下，含5 mg汞的节能灯管破裂后8h内，在33 m³的室内空间的汞蒸汽浓度水平可达8-20 μg/m³。此浓度水平虽低于Chandrasekhar等所假设的极端情况下的汞蒸汽浓度，但也足以引起人们对于健康的关注。

欧洲健康和环境风险科学委员会(SCHER)[15]也在其报告中指出，节能灯管破裂后，对空气中的汞蒸汽浓度检测结果表明，短期汞的浓度可达8-20 μg/m³，但随后会迅速降低。SCHER的报告还指出，有实验表明，将3种不同的灯管打破后1h后，室内汞蒸汽的浓度介于01-0.8 μg/m³[16]。

一则报道声称，在美国缅因州一居民在节能灯管破裂在地毯上后，向政府部门求助。灯管破裂2d后，研究人员在灯管破裂位置的正上方检测到汞蒸汽的浓度为1.939 μg/m³（灯管在破裂时已经被清理掉）；两个月以后，研究人员发现室内任何地方的汞蒸汽浓度均小于300 ng/m³（包括灯管破裂的地方）。

上述事件引起环保部门的关注，研究人员进行了更进一步的研究。他们将节能灯管打破，在不同的模拟条件（地板类型、是否通风、碎片处理等）下，连续检测距离地面1英尺高度处（婴幼儿呼吸区）和5英尺高度处（成人呼吸区）的汞浓度。实验结果显示：①灯管破裂后，汞蒸汽的瞬时浓度最高可超过134 μg/m³，但随后会迅速下降，1 h内汞的平均浓度介于0.1 μg/m³-22 μg/m³之间；②大多数情况下，通风能显著降低汞蒸汽的浓度；③当破裂发生在毛绒地毯或其他丝织物上时，汞蒸汽的浓度最高，且长时间维持较高的浓度，1h的平均浓度达22 μg/m³，24h的平均浓度也高达5 μg/m³；④离地1英尺高度处汞蒸汽浓度显著大于离地5英尺高度处汞蒸汽浓度；⑤采用真空吸尘器清理碎片时，会使汞的浓度升高，而且污染吸尘器，在下一次使用时汞蒸汽浓度会反弹。

荧光灯破裂后，气态汞并不是汞接触的唯一方式，也不能代表总的汞的摄入量。由于大部分的汞会重新凝结在室内各物体的表面，而且如果处理不正确或缺少足够通风情况下，会持续很长时间。气态汞和凝聚态汞会达成平衡，并被缓慢氧化成汞离子。因此，除了呼吸吸入外，也存在通过食道接触到元素汞和汞离子的风险，特别是对于儿童。但是没有相关数据说明这种暴露与总汞摄入量之间的关系。

与成年人相比，儿童和婴幼儿的体重更小，呼吸频率更快，因此，在同样的汞浓度情况下，儿童和婴幼儿比成年人吸入更多的汞蒸汽；另外，由于汞的蒸汽的比重大于空气，因此靠近地面的汞的浓度更高，对于经常在地面玩耍、爬行、行走和坐立的儿童和婴幼儿来说，具有更大的暴露风险。

5 风险特征描述

通过上述暴露评估可以看出，节能灯管在破裂后，其最高浓度会接近甚至稍高于职业接触限值，但在处理得当的情况下，会很快降低至接近或低于急性暴露限值。因此，通过分析，可以得出以下结论：

（1）对成年人，只有很短时间暴露于较高浓度之下，但也只是接近或稍高于职业接触限，随后，汞蒸汽浓度会迅速降低，因此，可以认为对成年人没有显著风险。

（2）与成年人相比，儿童或婴幼儿，其体重更小，呼吸频率更快，在同样的汞浓度情况下，儿童和婴幼儿比成年人吸入更多的汞蒸汽；另外，由于汞的蒸气的比重大于空气，因此靠近地面的汞的浓度更高，对于经常在地面玩耍、爬行、行走和坐立的儿童和婴幼儿来说，具有更大的暴露风险；儿童和婴幼儿正处于神经系统快速发育的阶段，而目前并没深入研究短期急性的暴露是否会影响到神经系统关键过程的发育；此外，还缺少儿童和婴幼儿口头摄入汞与总汞摄入量之间的关系。因此，不能排除儿童和婴幼儿受到汞危害的风险。故而，应特别教育其在荧光灯破裂后的处理措施。

（3）对胎儿，目前没有明确的数据表明母体吸入汞蒸汽对胎儿的影响，但是通过孕妇体内代谢而转移到胎儿的汞的数量有限，可认为对胎儿的影响可以忽略。

6 荧光灯管破裂后的处理方法

（1）在室内如条件允许时，建议带防毒面具来清理碎片，如有汞珠撒出用硫磺粉覆盖再清理。

（2）保持人和宠物远离碎片区域直到清理完毕。

（3）打开窗户通风至少15min，汞蒸汽的浓度水平会有所降低。打开窗户通风，并将其他房间门关闭以避免汞蒸汽的进入，同时可使用电风扇加速空气流通。

（4）及时清理碎片，建议带橡胶手套（注意不可使用真空吸尘器）。

1）仔细将大的碎片用手移走并放置于安全密封的容器内，最好是顶端带有螺旋盖的玻璃容器；

2）收集更小的碎片，可使用两个硬的纸片（如纸牌）将碎片铲起来；

3）用透明胶布有粘性的一边轻轻拍打灯管破裂区域，清除细小颗粒，然后用湿布或湿纸巾擦拭干净；

4）将收集到的玻璃残渣和使用过的手套、硬纸片、透明胶布等一起放入密封容器，并置于室外，贴上标签；

（5）洗手、洗脸。

（6）继续通风数小时。

（7）将装有废弃物的密封容器送至分类回收点。

（8）如果破裂发生在地毯、毛绒垫子或带软垫的家具上，汞会残留比较长的一段时间，在此期间，要避免使用真空吸尘器。如果被污染的丝织品在小孩或者孕妇房间，最好将其更换；如果实在无法更换，则应考虑更换睡觉和玩耍的房间。

（9）如感觉身体出现不适，建议尽早到医院就疹，具体方法请遵医嘱。

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