环境监测实验室中汞污染的来源及其防治

2014-04-04何佳

环境科学导刊 2014年3期

何佳

(钦州市环境保护监测站，广西钦州535000)

环境监测站的职能是监测分析当地环境质量和污染物的排放情况，在监测分析过程中常会产生大量的含汞废液。汞是对人体剧毒的金属元素，实验室含汞废液的产生，可能会导致严重的环境污染，并对监测分析人员的身体健康产生极大的危害。因此有必要对实验室中含汞废液的产生来源进行分析，找出合理可行的汞污染防治对策。

1 汞的毒性及危害［1］

汞是常温下唯一的液态金属，银白色，易流动，密度 13.59g/m3，熔点－38.9℃，沸点356.6℃，蒸气比重6.9。汞在常温下即能挥发，汞蒸气易被墙壁或衣物吸附，常形成持续的污染空气的二次汞源。微量的汞在人体内不致引起危害，可经尿、粪和汗液等途径排出体外，如数量过多，即可损害人体健康。汞对人体的危害主要累及中枢神经系统、消化系统及肾脏，此外对呼吸系统、皮肤、血液及眼睛也有一定影响。

汞毒可分为金属汞、无机汞和有机汞三种。金属汞和无机汞损伤肝脏和肾脏，但一般不在身体内长时间停留而形成积累性中毒。有机汞如Hg(CH3)2等不仅毒性高，能伤害大脑，而且比较稳定，在人体内停留的半寿命长达70d之久，所以即使剂量很少也可累计致毒。大多数汞化合物在污泥中微生物的作用下就可转化成Hg(CH3)2。不同种类的汞及汞化物进入人体后，会蓄积在不同部位，从而造成这些部位的损伤。如金属汞主要蓄积在肾和脑，无机汞主要蓄积在肾脏，而有机汞主要蓄积在血液及中枢神经系统。汞也可通过胎盘屏障进入胎儿体内，使胎儿的神经元从中心脑部到外周皮层部分的移动受到抑制，导致大脑麻痹。

2 环境监测实验室中汞污染的主要来源

(1)重铬酸钾法测定化学需氧量。测定水中化学需氧量的方法通常是采用《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》 (GB11914－89)。当被测水样中氯离子含量超过30mg/L时，需要使用硫酸汞(HgSO4)作为掩蔽剂，以减少水中的氯离子对测定结果的影响。一般需要在每个水样中加入0.4g硫酸汞，含汞270mg。

(2)纳氏试剂分光光度法测定水中的氨氮。测定水中氨氮的方法通常是采用《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》 (HJ535－2009)。此监测方法需用纳氏试剂作显色剂，而纳氏试剂中含有大量的汞。以HJ535－2009中第一种配制方法为例，配制100ml的纳氏试剂需用2.5g氯化汞(HgCl2)、5g碘化钾 (KI)和15g氢氧化钾，相当于含汞量18.46g/L。测定每个样品需用1.5ml纳氏试剂作显色剂，约含汞27.7mg。

(3)纳氏试剂分光光度法测定空气和废气中的氨。测定空气和废气中氨的方法通常是采用《环境空气和废气氨的测定纳氏试剂分光光度法》(HJ533－2009)。此监测方法也需用纳氏试剂作显色剂。配制100ml的纳氏试剂需用1.7g氯化汞(HgCl2)、3.5g碘化钾 (KI)和12g氢氧化钠，相当于含汞量12.56g/L。测定每个样品需用0.5ml纳氏试剂作显色剂，约含汞6.28mg。

(4)纳氏试剂光度法测定大气降水中的铵盐。测定大气降水中铵盐的方法通常是采用《大气降水中铵盐的测定纳氏试剂光度法》(GB 13580.11－92)。此监测方法也需用纳氏试剂作显色剂。配制100ml的纳氏试剂需用2.5g氯化汞 (HgCl2)、5 g碘化钾 (KI)和15g氢氧化钾，相当于含汞量18.46g/L。测定每个样品需用0.5ml纳氏试剂作显色剂，约含汞9.23mg。

(5)原子荧光法测定水和废水中的汞。测定水和废水中汞的方法通常是采用《水质汞的测定原子荧光光度法》(SL327.2－2005)。在进行样品测定的同时，需要配制汞标准溶液。先用汞标准储备液 (1000 mg/L)配制汞标准中间液 (1.0mg/L)，再用汞标准使用液 (0.01mg/L)配制标准系列。由于汞标准中间液的保存期只有约3个月，故需经常配制。以每年配制汞标准中间液4次来计算，每次配制1000ml，则每年共需要1000mg/L的汞标准储备液4ml，即含汞4mg。

(6)测定环境空气和废气中的汞。测定环境空气和废气中汞的方法通常是采用《环境空气汞的测定巯基棉富集－冷原子荧光分光光度法 (暂行)》(HJ542－2009)以及《固定污染源废气汞的测定冷原子吸收分光光度法 (暂行)》 (HJ543－2009)。在进行样品测定的同时，需要配制汞标准溶液。以HJ543－2009为例，先用汞标准贮备液(1000mg/L)配制汞标准中间液 (10mg/L)，再用汞标准使用液 (1mg/L)配制标准系列。由于汞标准中间液的保存期只有约3个月，故需经常配制。以每年配制汞标准中间液4次来计算，每次配制100ml，则每年共需要1000mg/L的汞标准储备液4ml，即含汞4mg。

(7)原子荧光法测定土壤和沉积物中的汞。测定土壤和沉积物中汞的方法通常是采用《土壤质量总汞、总砷、总铅的测定原子荧光法 (第1部分:土壤中总汞的测定)》 (GB/T 22105.1－2008)以及《土壤和沉积物汞、砷、硒、铋、锑的测定微波消解/原子荧光法》 (HJ680－2013)。在进行样品测定的同时，需要配制汞标准溶液。以GB/T 22105.1－2008为例，先用汞标准贮备液(100mg/L)配制汞标准中间液 (1.0mg/L)，再用汞标准使用液 (20μg/L)配制标准系列。由于汞标准中间液的保存期只有约3个月，故需经常配制。以每年配制汞标准中间液4次来计算，每次配制1000ml，则每年共需要100mg/L的汞标准储备液40ml，即含汞4mg。

(8)四氯汞盐吸收法测定空气中的二氧化硫。测定空气中二氧化硫的方法通常采用《环境空气二氧化硫的测定四氯汞盐吸收－副玫瑰苯胺分光光度法》(HJ483－2009)。此监测方法所用的四氯汞钾吸收液中含有大量的汞。配制1000 ml的0.04mol/L四氯汞钾吸收液需用10.9g二氯化汞(HgCl2)、6.0g氯化钾 (KI)和0.070g乙二胺四乙酸二钠盐 (EDTA－Na2)，相当于含汞量8.05g/L。一般测定环境空气样品每个点位每次采样使用吸收液50ml，含汞402.5mg;污染源监测每个点位每次采样使用吸收液5ml，含汞40.25mg。

其余各监测分析项目中几乎不使用含汞试剂，故产生的含汞废液可忽略不计。

3 环境监测实验室中汞污染的防治对策

3.1 提高实验室监测人员的环保意识

实验室监测人员应充分认识到实验室汞污染的严重性，加强职业道德修养，充分发挥主观能动性，在实验过程中始终坚持环境保护理念。每个人做到自觉地按规定量取用含汞药品和试剂，规范操作，注意汞的回收，及时妥善地处置含汞废液，养成良好的实验作风和工作习惯。随时关注和研究工作中各个环节是否实现了资源的合理利用，是否对环境的危害降到最低，是否对环境造成二次污染。

3.2 加强对含汞废液的处理和回收

含汞废液的处理方法通常使用硫化物沉淀法。即将含汞废液调pH至8～10，加入过量硫化钠，使其生成硫化汞沉淀，再加入硫酸亚铁作为共沉淀剂，硫化铁将水中悬浮的硫化汞微粒吸附而共沉淀，清液可排放，残渣可用熔烧法回收汞，或再制成汞盐［2］。除此之外，还有许多方法可用于处理含汞废液。如电解法是利用金属的电化学性质，在直流电作用下汞化合物在阳极离解成汞离子、在阴极还原成金属汞而除去废水中的汞;离子交换法即用大孔巯基 (－SH)离子交换树脂吸附汞离子，达到去除水中汞离子的目的;金属还原法是利用铜、锌、铝、镁、锰等毒性小而电极电位又低的金属(屑或粉)从废水中置换汞离子，其中以铁和锌效果较好［3］。在传统的物理化学方法基础上，如今又研制出了新的微生物法来处理含汞废水［3］。各环境监测实验室应注意选择恰当的方法，加强对含汞废液的处理和回收，尽量避免或减少含汞废液对环境的危害。

3.3 推行清洁生产，改进监测技术

大力推行清洁生产理念，尽量选择污染较小的分析方法，从源头上减少含汞废液对环境的污染。在保证监测质量的前提下，优先采用无毒害、无污染或低毒害、低污染的试剂，尽量避免强毒性的试剂。广泛采用现代测试仪器，减少化学试剂的用量。对于化学需氧量的测定方法，目前国际上有人使用高锰酸钾、臭氧、羟基等作氧化剂来代替重铬酸钾，不仅可以避免使用含汞试剂，还可以减少废水中铬的含量。空气中二氧化硫的测定方法目前许多监测站已逐步转换为甲醛吸收法 (HJ482－2009)，这样避免了使用大量的含汞试剂。水和废水中氨氮、空气和废气中氨的测定方法应尽快向水杨酸分光光度法 (HJ536－2009、HJ534－2009)转换。大气降水中铵盐的测定方法可考虑采用离子色谱法［4］。

除此之外，可考虑在保证监测数据准确性的前提下减少含汞试剂的使用量，例如蔡裕丰等［5］对纳氏试剂光度法测定水和废水中氨氮的分析方法进行了改进，水样的取样量由50ml改为10ml，纳氏试剂的用量由1.5ml改为0.1ml，实验废液减少了80%，纳氏试剂的用量减少了93.3%，真正符合清洁分析、节能环保的要求，可带来巨大的环境效益和经济效益。