我国大气环境中汞污染现状

综述了最近几十年中国大气汞的排放、分布、传输和沉降方面的研究.中国人为源每年汞排放量为世界最高,达到500~700t左右,超过全球人为排放量的25%~30%,并以每年4.2%的速度增加.通过已有观测和模型估算,中国来自自然地表过程(包括裸露地、地表水和森林土壤等)的汞排放量与人为源汞排放量相当,不容忽视.中国城市、农村和偏远地区大气汞浓度分布和变化范围很大,城市地区的总气态汞(TGM)浓度是北美和欧洲地区相似城市类型TGM的1.5~5倍左右;中国城市颗粒态汞(PHg)浓度比北美和欧洲地区高出2个数量级;中国沿海地区和偏远的背景区TGM、PHg和活性汞(RGM)低于中国内地城市地区,但是也明显高于背景值和北美和欧洲地区.相应地,高含量的大气汞浓度导致大量的大气汞沉降到地表,城市地区和背景区大气汞沉降分别比北美地区高出1~2个数量级和1~2倍.     

中国燃煤电厂汞的物质流向与汞排放研究

为研究中国燃煤电厂中汞的去向,基于2010年中国各省份燃煤中的汞含量、燃煤消耗量、燃煤电厂大气污染控制设备的安装比例以及粉煤灰、脱硫石膏的二次利用方式,计算了我国燃煤电厂2010年向大气、水体、土壤中排放汞的量.2010年我国电厂燃煤共输入汞271.7t (147.1~403.6t).煤炭在电厂燃烧一次排放到大气中的汞为101.3t (44.0~167.1t),进入燃煤副产物、水体的汞分别为167.4t (84.3~266.3t),3.0t (1.2~5.0t).燃煤副产物二次利用过程向大气排放的汞为32.7t (12.5~56.1t),进入土壤中的汞为58.6t (33.6~103.9t),还有76.1t (30.3~108.6t)汞留在了产品中.结果表明,粉煤灰用于水泥生产和粉煤灰制砖是副产物向大气中二次排放的重要源,分别占总二次排放量的81.7%和15.3%.     

紫外光对冬季近岸海水中溶解性气态汞产生的影响

现场采集青岛近岸海水样品,在紫外UVA、UVB辐照和黑暗对照条件下对不同过滤海水分别进行汞的还原实验,计算累积释放量,模拟计算还原反应速率.结果表明,紫外光照射下,海水溶解性气态汞(DGM)产量呈现先显著增加后逐渐降低的趋势,累积产量逐渐增加,最后趋于稳定,符合准一级反应动力学模型,紫外光照射下DGM累积产量远高于黑暗对照,紫外光促进汞的还原,特别是促进了海水中Hg2+的产生.紫外光下DGM的产生速率常数在0.057~0.214h-1之间,0.2μm过滤海水高于未过滤海水,颗粒物具有抑制效应;在氩气吹脱时,UVB照射下的反应速率大于UVA,空气吹脱条件下结论相反,氧气参与了汞的光氧化还原过程.     

利用改性钒钛钢渣和飞灰吸附模拟烟气中的Hg0

固体废弃物钒钛钢渣(VTS)、飞灰(FA)含有Fe、V、Ti等可促进Hg0氧化吸附的过渡金属氧化物,为提高VTS吸附Hg0性能、改性FA的抗硫特性,利用蒸汽活化、浸渍FeCl₃方法改性FA/VTS、FA/CaO,在固定吸附床上研究了不同改性方法、反应温度(T)、烟气ρ(SO₂)和ρ(HCl)对η(吸Hg0效率)的影响. 结果表明:蒸汽活化对提高η的作用有限. 经浸渍FeCl₃方法改性的FA/VTS,其η显著提高,在200 ℃下,吸附20 min时可达93%,吸附10 h后的Q(吸附容量)为0.42 mg/g;而浸渍FeCl₃方法改性的FA/CaO,其η随温度呈先升后降趋势,在120 ℃、吸附20 min时达到最高(74%). SO₂抑制Hg0的吸附,但FA/VTS的抗硫性能较FA/CaO有显著提高,具有低温抗硫吸附Hg0的潜势,可能与VTS中Ti的质量分数高有关. HCl可促进Hg0的吸附,在ρ(HCl)为30 mg/m3条件下,浸渍FeCl₃方法改性的FA/VTS吸附2 h的η在90%以上. 研究表明,经FeCl₃浸渍改性的FA/VTS是较好的Hg0吸附剂,具有实际应用的潜势.      

不同功能区污水中汞的含量、形态和负荷研究

该研究以焦作市5种不同功能区(居民区、商业区、学校、牙科诊所和医院)的污水作为研究对象,分析了其中汞的浓度和形态,进而对不同功能区污水的汞负荷进行了估算。结果显示,牙科诊所污水中的总汞(THg)和甲基汞(MeHg)浓度最高,均值分别为(11.3±10.6)μg/L和(18.17±31.76) ng/L。医院污水样品THg和MeHg浓度均值分别为(324.70±274.22) ng/L和(6.84±3.85) ng/L。居民区、商业区和学校的污水中THg的浓度相差不大,均值分别为(179.15±54.20)、(256.04±123.93)和(156.65±42.63) ng/L;MeHg浓度分别为(2.42±0.71)、(2.67±1.68)和(1.80±0.40) ng/L。所有样品中,溶解态总汞(DTHg)占THg的比例为0.74%～23.37%之间,溶解态甲基泵(DMeHg)占MeHg的比例为23.41%～45.70%,说明污水中的汞主要以颗粒态存在;污水样品MeHg占THg的比例为1.10%～4.48%。牙科诊所的污水中,THg和MeHg的浓度都很高,需要采取有效措施减少牙科污水中汞的排放。以居民区、商业区、学校生活污水汞浓度的均值来估算,全国城镇生活污水的THg负荷为(6.41±1.68)t/a,相当于全国城市污泥THg负荷的(52.54±13.77)%,是城市污水中汞的主要贡献源。以牙科医生的平均THg负荷计算,全国牙科污水的THg负荷为(193.13±198.01) kg/a,对全国城市污泥THg负荷的贡献率约为(1.58±1.62)%;以医院床位的平均THg负荷计算,全国医院污水的THg负荷为(142.53±224.22) kg/a,对全国污泥中THg负荷的贡献率约为(1.17±1.84)%,可见牙科诊所污水和医院污水不是城市污水中汞的主要贡献源。     

渔业养殖区溶解性有机质的来源、组成及其对汞甲基化的影响

溶解性有机质（DOM）对水生环境中汞的赋存形态及转化过程具有极其重要的影响.但从更加微观的角度,如DOM的组成部分及其官能团特征等,却缺乏相关研究以阐明DOM影响汞形态转化的机制.为探究渔业养殖区来源于不同有机物（如残饵、鱼粪和底泥）的DOM各亚组分对水体中汞甲基化的影响,应用多级树脂联用技术,将渔业养殖区不同来源的DOM分离出6种亚组分,利用室内培养方式进行Hg²⁺的甲基化试验.傅里叶红外光谱分析结果表明,DOM中含有各种不同的官能团.亲水性组分主要包含羟基、羧基等极性较强的官能团;疏水性组分则包含一些无极性或者弱极性官能团如甲基、亚甲基和酚羟基等.疏水性亚组分是DOM的主要组成成分,其中又以疏水性碱性物质（HOB）为最,在有机物腐解过程中一直占有最大的比重.总体而言,疏水性有机组分对汞甲基化的促进作用显著高于亲水性有机组分;这主要是因为亲水性有机组分含有大量的羧基、羟基等官能团,可以更好地与活性Hg²⁺结合,降低甲基化反应的底物浓度,从而抑制甲基化发生.而疏水性组分对汞亲和性较弱,而且所含酚羟基以及还原性含硫基团等都可作为电子供体,从而促进汞甲基化的发生.从总体来说,在有机质腐解过程中,各种非同源有机质所形成的HOB对汞甲基化的促进作用不断增强.     

黄浦江底泥和生物膜对汞的吸附及形态分析

为探讨影响沉积物和生物膜对汞的吸附量及吸附形态的各种因素,采集了黄浦江底泥和生物膜样品,进行汞的吸附实验,发现pH值和Na^ 浓度是影响吸附的重要因素：pH=6时,汞的吸附量达到最大;在低的离子浓度范围内,吸附量随着离子浓度的增加而增加,当Na^ 浓度达到一定值时,吸附量反而降低。通过对吸附数据的拟和发现,Freundlich方程更适于描述汞在底泥中的吸附过程,而Langmuir方程更适于描述汞在生物膜中的吸附过程。外加汞源后,生物膜所转化的气态汞和有机质结合态汞含量较高,而底泥中的有机质结合态的汞含量则较高。