汞中毒

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还记得水俣病吗全球汞污染防控形式严峻我 [复制链接]

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本文节选自《中国科学院院刊》年第11期专题“环境污染与人体健康”

《我国汞污染研究与履约进展》

冯新斌1*史建波2李平1阴永光2江桂斌2

1中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室

2中国科学院生态环境研究中心

我国是汞生产、使用和排放量最大的国家,面临着汞污染控制和履行汞公约的巨大压力。

汞是*性较强的重金属污染物之一,也是一种全球性的污染物。排放到大气中的汞可通过大气环流在全球范围内进行长距离传输,并沉降到陆地和水生生态系统,对生态环境和人体健康造成威胁。

第一次工业革命以来的人为活动已导致全球大气、水和土壤中汞的含量显著增加,对全球环境产生了重大的不利影响。?年?1?月,一项旨在控制和削减全球人为汞排放和使用的国际公约——《关于汞的水俣公约》(以下简称《水俣公约》)获得通过,并于??年?8?月正式生效,这标志着汞污染已成为当前重要的全球环境问题。

作为首批签约国,我国是目前汞生产、使用和排放量最大的国家,每年通过人为活动向大气排汞?—?t,约占全球人为排放量的?30%?左右。因此,深入研究我国环境中汞的来源、分布、健康风险及污染控制是国家环境保护和履行国际汞公约的重大需求。

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我国汞的生产、使用和排放

汞具有广泛的用途

我国对汞及其化合物的使用历史十分悠久。古代被广泛利用的含汞化合物——辰砂(HgS,又称朱砂、丹砂),是古人追求长生不老“炼丹术”的重要原料,也是一种广泛应用的矿石中药材。同时,古人利用汞与含金矿石中的金生成汞齐的性质,实现提炼金的效果。如今,随着科技的不断发展,汞及其化合物的应用更加广泛,包括化学化工、医药产业、冶金行业、电器仪器、交通运输和*事生产等领域。

我国是全球最大的汞生产、使用和排放国

我国汞矿资源丰富,开采量位居世界前列。?年世界汞矿产量约为?3??t,我国占?89%。我国汞使用量从??年的?±95?t?增加到??年的峰值?1?±?t,?年为?±?t。聚氯乙烯(PVC)生产是最大的用汞行业,占全球汞总需求量的?60%?以上。?年我国聚氯乙烯、体温计和血压计生产用汞量分别为??±?61?t、?±?83?t?和?97?±?10?t。在《水俣公约》的背景下,全球限制含汞产品的使用愈发严格,亟待开发低汞触媒或无汞替代产品。

汞可以通过自然和人为活动排放进入大气、土壤和水体

其自然源主要包括火山、地热等地质活动,以及水体挥发和土壤释放等;其人为源主要包括燃煤电厂、工业锅炉、有色金属冶炼和水泥生产等。?年全球释放到大气中的汞为?8??t,其中自然过程和人为活动释放分别为?5??t?和?2??t。与人为源不同,自然源排汞绝大部分(95%)是气态单质汞。

大气汞的自然来源复杂多样,且受环境因素的影响显著,因此大气汞的自然来源研究一直是国际学术界的难点。特别要指出的是,部分自然源的汞是人为源排放汞沉降到地表后的再释放造成的。基于大气/土壤、大气/水体和大气/植物叶片汞交换通量的研究及我国土壤汞数据的更新,笔者研究组系统构建了我国汞的自然源排放模型,并通过野外监测数据对模型优化,获得了我国高精度的自然源汞排放清单。

研究结果表明,我国自然源年排放汞量为?.1?t,基本与人为源排放相当;其中,.5?t?来自土壤,9.0?t?来自陆地水体,同时植被年吸收大气汞?.4?t。80%?的自然源汞排放来自草地与农田生态系统,且具有显著的季节性规律,在夏季的排放量占年总排放量的?51%。

自新中国成立以来特别是改革开放之后,我国人为源汞排放量迅速增加。初期为?13?t/a,?年增加到??t,?年剧增到?—?t,—?年从??t?减少到??t。我国?—?年人为源大气汞排放累计?13??t,其中气态单质汞(Hg0)、气态二价汞(HgⅡ)和颗粒态汞(Hgp)分别占?58.2%、37.1%?和?4.7%。

同时,我国人为源大气汞排放的来源和形态分布也发生了显著变化,?年之前最大的排放源为工业锅炉,—?年为锌冶炼,—?年为燃煤电厂,?年以后为水泥工业。当前,燃煤工业锅炉和水泥行业成为大气汞排放控制的重点行业。大气汞排放形态比例从??年的?65%∶28%∶7%(Hg0∶HgⅡ∶Hgp)转变到??年的51%∶46%∶3%(Hg0∶HgⅡ∶Hgp)。HgⅡ?排放比例的增加会对局地环境产生重要影响,而水泥行业?HgⅡ?的排放量占到全国?HgⅡ?排放量的?45%。

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汞的迁移转化与健康效应

汞是一种全球性污染物

汞是常温常压下唯一呈液态并易流动的金属,可以多种形态在各种环境和生物介质中广泛存在,但是汞在地壳中的含量很低。自然环境中,汞可以通过挥发、降水、沉降和溶解等作用不断进行迁移,也可通过氧化、还原、甲基化及去甲基化等过程进行形态之间的相互转化。由于气态单质汞在大气中具有较长的居留时间,能在环境中持久存在,一旦经释放进入环境,可以随着大气环流进行长距离传输,经干湿沉降能到达偏远甚至极地地区的水生生态系统,造成全球性的汞污染。

汞的*性效应与形态密切相关

汞根据形态可分为无机汞(如元素汞、二价汞等)和有机汞(如甲基汞、乙基汞等)。元素汞具有挥发性,由于高扩散性和脂溶性,可经呼吸、皮肤或消化道等途径进入生物体,并对免疫、内分泌和中枢神经系统造成损伤。

二价汞也可以对生物体产生一定的*性作用,但是由于生物可利用性较低,且无法穿透血脑屏障,*性相对较小。

有机汞的*性显著高于无机汞,甲基汞可以通过肠道吸收进入生物体并随血液到达器官和组织,作用于中枢神经系统引起神经*性和神经发育*性,对大脑和小脑造成不可逆转的损伤。此外,甲基汞具有很强的生物富集和生物放大作用,水生食物链顶端的鱼类中甲基汞含量比水体高?—?倍,因此食用鱼肉及其他水产品是人体甲基汞暴露的主要途径之一。

不过,我国鱼肉和水产品的汞含量总体较低,大部分低于我国水产品安全限值(肉食性?1.0μg/g;其他0.5μg/g)。这与我国大部分鱼类是人工养殖、食物链简单、鱼体生长速度快等因素有关。

近年的一些研究表明,水稻是甲基汞富集作物和特定居民甲基汞暴露的主要途径之一

稻米对甲基汞的平均生物富集因子是无机汞的??倍。贵州汞矿区大米甲基汞含量的变化范围为?1.9—?ng/g,导致相关汞矿区居民的甲基汞暴露?94%—98%来源于稻米摄入,这说明该汞矿区居民暴露甲基汞的主要途径是食用大米。贵州汞矿区、土法炼锌区、燃煤电厂区及对照区的研究表明,居民食用大米、蔬菜、肉类对其总汞暴露都有贡献,但是大米摄入是其甲基汞暴露的主要途径(?90%)。

我国一般居民甲基汞暴露的总体风险较低

我国鱼肉等水产品的汞含量整体较低,一般人群食用水产品的甲基汞暴露风险较低。我国南方?7?省份稻米总汞和甲基汞的平均含量为?10.1?ng/g?和?2.47ng/g,汞含量总体较低。我国南方城市和农村居民食用鱼肉和大米每日甲基汞摄入量分别为?0.?μg/kg?和?0.?μg/kg,远远低于国际限值(0.23?μg/kg)。

但是,在沿海地区部分人群因大量食用水产品也存在甲基汞暴露的健康风险。例如,东部沿海某地渔民头发甲基汞含量高达?9.5?mg/kg。此外,一些汞污染地区的居民仍然存在一定风险。例如,某汞矿区居民头发甲基汞平均含量为?2.07?μg/g。

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《水俣公约》

“水俣病”事件引起世界各国对汞污染的广泛

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