中国大气汞排放变化的社会经济影响因素

基于投入产出模型,从生产和最终需求角度计算了1997~2017年中国大气汞排放量;并结合结构分解分析方法,定量分析了各种社会经济因素对大气汞排放变化的相对贡献.结果表明：生产端大气汞排放较多的行业主要是水泥、石灰和石膏制造业（135t）、有色金属冶炼及压延加工业（86t）等重工业;消费端对大气汞排放贡献较多的行业主要是建筑业（219t）、汽车制造业（16t）等.各种社会经济因素对不同排放源和不同行业的相对贡献存在差异.人均最终需求水平提高是大气汞排放增加的最大驱动因素,其中,有色金属冶炼及压延加工业,电力、热力的生产和供应业,水泥、石灰和石膏制造业是其推动排放增加的主要行业.排放强度降低是大气汞排放减少的最大驱动因素,对有色金属冶炼及压延加工业,电力、热力的生产和供应业,水泥、石灰和石膏制造业的减排贡献最大.生产结构、最终需求行业结构和最终需求类别结构变化导致大气汞排放略有增加,但1997~2017年间因这3种结构性因素变化而减少汞排放的排放源和行业数量增多.根据研究结果,本文从生产全过程管控、优化社会经济结构等角度提出相关政策建议.     

基于物质平衡模型的工业汞污染防治环境经济手段分析

我国以行政命令手段为主的环境管理措施并不能完全有效控制环境汞污染,因而有必要引入环境经济手段。本文基于汞在采掘、冶炼和产品生产三个生产环节中的利用、处置与排放特征,构建了经济系统及行业部门的汞物质平衡模型,并发现,单个污染源的汞污染物治理难以保证消除汞的环境危害。因而,采取环境经济手段控制工业汞污染,尽可能少的向环境中排放汞,在涉汞工业系统的层面上提高汞的利用效率和再资源化率。我国工业汞污染防治的环境经济手段包括环境污染价格、税费以及绿色金融两大类,但仅对生产环节高浓度汞排放发挥作用,对于堆存、再提取和处置环节的汞排放则作用不大。对此,应从扩大环境税(排污费)的征收范围,建立长效的绿色金融机制和推进第三方治理低含量含汞废物,这三个方面加以改进。     

医院用汞对市政污水中汞的贡献

对经市政管网排入高碑店污水处理厂的医疗行业污水进行汞来源的调查研究.根据抽样定律确定了医院采样点的数量和位置,利用原子荧光光度计测定采样点的汞含量,并根据采样点的排水量计算采样点的汞排放量.利用线性回归的方法建立汞排放量与医院床位数和门诊量的线性模型.结果表明:高碑店流域医疗行业汞排放总量为58.27 g/d,对高碑店污水处理厂进水汞的贡献率为5.48%,表明医疗行业对于高碑店污水处理厂进水汞的贡献并不是主要因素,要进行市政污水中汞来源的全面调查,必须对其他行业进行深入研究.对医院行业污水汞的减排提出了对策和建议.      

重庆大气汞人为排放及其预测

利用排放因子法和灰色预测法对重庆大气汞人为排放进行了研究. 重庆大气汞人为排放量从1997年的6.18 t增加到2008年的13.47 t. 重庆自1997年成为直辖市以来,大气汞排放量累计达99.76 t,年均增长率为9.82%,其中燃煤和水泥生产汞排放量分别达58.34和22.37 t. 以1997─2008年重庆大气汞人为排放数据为依据,运用灰色系统理论建立GM(1,1)大气汞人为排放预测模型,预测了2009─2015年重庆大气汞排放趋势. 如果不采取控制措施,预计2015年重庆大气汞人为排放量约30.92 t,年均增长率将高达16.20%.      

1980—2007年我国燃煤大气汞、铅、砷排放趋势分析

基于文献调研,对1980—2007年我国汞、铅、砷3种主要燃煤大气重金属排放清单进行归纳,计算了3种重金属的逐年平均排放量,并分析排放量与燃煤量的相关性、单位煤耗大气重金属污染物排放量的变化趋势及原因. 结果表明:1980—2007年我国燃煤大气汞、铅、砷排放量与燃煤量增长趋势基本一致,均呈显著正相关(R2分别为0.911、0.971、0.996),但燃煤大气汞排放量与燃煤量间的相关性却比铅、砷排放量与燃煤量的相关性小很多,这主要是燃煤电厂对汞协同脱除能力比对铅、砷强,以及电厂汞排放所占比例较大所致. 燃煤大气汞排放量在2005年后趋于稳定,而铅、砷排放量在2000年后快速增长,年均增速均超过10%,其中电厂和工业锅炉是重金属排放的重点行业. 在燃煤量不断增长的背景下,单位煤耗的大气汞、铅排放量均呈下降趋势,其中汞排放量在2005—2007年年均降低5.0%,铅排放量在1996—2007年年均降低1.7%. 这与我国主要燃煤行业除尘、脱硫、脱硝等大气污染控制装置对重金属的协同脱除能力不断增强有密切关系.      

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.     

中国非燃煤大气汞排放量估算

本研究根据各种非燃煤大气汞排放源的活动水平和排放因子,估算了1995～2003年中国分省非燃煤大气汞的排放量。2003年中国非燃煤大气汞排放量为393t,比燃煤汞排放多137t。在非燃煤大气汞排放中,84%来自有色金属冶炼,其中锌冶炼、铅冶炼、铜冶炼和黄金冶炼分别占总排放的51%、18%、4%和11%。Hg0、Hg2+和HgP在中国非燃煤大气汞排放中所占比例分别为77%、18%和5%。中国非燃煤汞排放在各地区间有较大差异,排放量超过30t?a-1的省区包括湖南、河南和云南,排放强度超过1t?km-2的省区包括上海、湖南、河南、辽宁和广东,这些地区的主要汞排放源为有色金属冶炼和生活垃圾焚烧。1995～2003年中国非燃煤大气汞排放的年均增长率为9%,其中生活垃圾焚烧排放的年均增长率最高,达到42%。     

电厂汞排放对周边环境的影响

电厂汞排放主要途径是燃煤产生的废气排放和废渣排放,在总汞排放中燃煤电厂汞排放占的比重相当大。电厂汞排放对电厂周围的环境造成了很大的污染。汞污染的危害日益被人们所关注,电厂周围的居民生活在汞污染的环境中,其身心健康令人担忧。文章作者从事电厂周围环境影响评估多年,深知电厂汞排放的危害,在文章中叙述了当前电厂汞排放对周边环境造成的污染影响,并阐述了减少电厂汞排放的几项目措施。     

Mercury mass flow in iron and steel production process and its implications for mercury emission control

The iron and steel production process is one of the predominant anthropogenic sources of atmospheric mercury emissions worldwide. In this study, field tests were conducted to study mercury emission characteristics and mass flows at two iron and steel plants in China. It was found that low-sulfur flue gas from sintering machines could contribute up to41% of the total atmospheric mercury emissions, and desulfurization devices could remarkably help reduce the emissions. Coal gas burning accounted for 17%–49% of the total mercury emissions, and therefore the mercury control of coal gas burning, specifically for the power plant burning coal gas to generate electricity, was significantly important. The emissions from limestone and dolomite production and electric furnaces can contribute29.3% and 4.2% of the total mercury emissions from iron and steel production. More attention should be paid to mercury emissions from these two processes. Blast furnace dust accounted for 27%–36% of the total mercury output for the whole iron and steel production process. The recycling of blast furnace dust could greatly increase the atmospheric mercury emissions and should not be conducted. The mercury emission factors for the coke oven,sintering machine and blast furnace were 0.039–0.047 g Hg/ton steel, and for the electric furnace it was 0.021 g Hg/ton steel. The predominant emission species was oxidized mercury, accounting for 59%–73% of total mercury emissions to air.     

基于国内实测燃煤电厂烟气汞排放估算的不确定度

参照测量不确定度评定与表示的国家技术规范,基于近年来我国燃煤电厂常规污控设备协同脱汞的现场测试数据(文献报道和实测值)及各省原煤w(汞)的实测值,初步构建了国内燃煤电厂烟气汞排放不确定度的计算方法,并以2010年的燃煤量、污控方式布局为基础,计算了该年度汞排放的不确定度. 结果表明:2010年我国燃煤电厂烟气汞排放的总不确定度为48.8t,占平均排放总量的34.3%;其中60.2%源于污控设备脱汞效率的不确定度,39.8%源于原煤w(汞)的不确定度;采用ESP(静电除尘)、ESP+WFGD(静电除尘+湿法脱硫)、SCR+ESP+WFGD(选择性催化还原脱硝+静电除尘+湿法脱硫)和FF(袋式除尘)大气污控组合的机组各存在6.0、32.2、9.7和0.9t的烟气汞排放不确定度,分别占各对应机组烟气汞排放量的19.3%、32.8%、84.6%和53.6%,其中SCR+ESP+WFGD污控组合烟气汞排放的相对不确定度最大. 随着我国烟气脱硝工作全面推行,2015年以后,SCR+ESP+WFGD污控措施(组合)的机组所占比例将会提高到66%以上,如果仍以现有数据为基础,则来自SCR+ESP+WFGD污控措施(组合)机组的烟气汞排放不确定度将会大幅增加,因此急需增加对该类装置脱汞效率的实测样本数量.      

中国燃煤汞排放清单的初步建立

建立中国分省燃煤汞排放清单,对于研究汞的大气化学转化、迁移和沉降,制定中国汞污染控制对策具有重要意义.本研究按经济部门、燃料类型、燃烧方式和污染控制技术将排放源划分为65种不同类型,根据各类型的煤炭消费量、燃料汞含量和汞排放因子计算汞排放量,最终建立了分省燃煤汞排放清单.用2组原煤汞含量数据资料计算的2000年中国燃煤大气汞排放量分别为161.6 t和219.5 t,其中绝大部分汞排放来自工业、电力和生活消费,分别占46%、35%和14%.Hg⁰、Hg²⁺和Hg_p在中国燃煤大气汞排放中所占的比例分别为16%、61%和23%.中国燃煤汞排放在各地区间有较大差异,排放量较大的省份有河南、山西、河北、辽宁和江苏,均超过10t/a.     

我国原生汞生产行业典型企业Hg的污染排放特征

为了解目前国内仍在运行生产的原生汞生产企业各排污节点气态Hg排放现状以及对周围环境介质的影响,选择一家典型企业进行了现场监测研究. 结果表明:在研究企业汞矿坑口、中转漏斗、破碎、浮选、脱水等工艺节点的车间空气中ρ(气态Hg)较低,在(3.00±0.23)~(20.3±7.7)ng/m3之间;而在全尾砂充填、冶炼和冷凝等工艺节点的车间空气中ρ(气态Hg)相对较高,为(754±67)~(907±79)ng/m3. 冶炼废气中ρ(气态Hg)平均值为(295±32)μg/m3,ρ(颗粒态Hg)平均值为(65.9±3.8)μg/m3;燃煤锅炉废气中ρ(气态Hg)平均值为(123±40)μg/m3,未达到GB 30770—2014《锡、锑、汞工业污染物排放标准》限值(15 μg/m3)或GB 13271—2014《锅炉大气污染物排放标准》限值(50 μg/m3)的要求,其ρ(颗粒态Hg)平均值为(14.1±3.5)μg/m3,ρ(气态Hg)∶ρ(颗粒态Hg)约为7∶1. 研究企业2012年气态Hg排放总量为18.9 kg,释Hg因子为0.004 8%. 研究企业矿区内土壤w(总Hg)为6.44~444 mg/kg,平均值为(140±133)mg/kg;矿区外为1.96~104 mg/kg,平均值为(24.4±26.2)mg/kg. 地累积指数法评价结果表明,土壤受Hg污染影响程度为矿区内>矿区外东南和东北方向>矿区外西南和西北方向. 研究显示,我国汞矿开采、冶炼排放对厂界及周边土壤造成了明显影响,并且污染仍在持续,不容忽视.      

燃煤电厂超低排放改造前后汞污染排放特征

针对300 MW燃煤机组,基于US EPA(美国国家环境保护局)的30 B汞监测方法,通过多点监测对比了实施低氮燃烧器改造、SCR脱硝改造、新增低温省煤器、静电除尘器高频电源改造、湿法脱硫塔脱硫提效并增加管式除雾、新增湿式静电除尘器技术路线开展的超低排放改造前后汞排放及分布特征.研究表明:超低排放改造前,神华煤w(Hg)为49 μg/kg,烟囱入口ρ(Hg)测量值为1.87 μg/m3;煤燃烧及经过污染物控制单元后,有35.0%的汞存在于灰中,有29.5%的汞存在于石膏中,有35.4%的汞从烟囱排出.超低排放改造后,神华煤中w(Hg)为30 μg/kg,烟囱入口ρ(Hg)测量值为0.46 μg/m3;脱硫进水及湿式除尘器进水对汞平衡几乎没有影响,煤燃烧及经过污染物控制单元后,有36.1%的汞存在于灰中,有55.2%的汞存在于石膏中,有8.7%的汞从烟囱排出.超低排放改造后,污染物控制设备的烟气综合脱汞效率提高了1.5倍左右,表明超低排放脱硝增强了对汞的催化氧化,而脱硫增强了对二价汞的吸收结果.湿式电除尘器对脱汞没有明显效果.      

典型钢铁企业烟气中汞排放特征研究

对南京市典型钢铁企业21个污染源开展监测,结果表明,钢铁企业烟气中汞主要以气相部分汞形态存在,其排放浓度均达标,为0.20~6.84μg/m3,均远低于欧盟标准;其中烧结工艺汞排放浓度最高,占钢铁行业总汞排放量50%以上,远高于其他工序汞排放量;铁矿石中汞含量的变化曲线与电厂烟气中汞浓度变化曲线的趋势是大致相似的,净化设施协同脱汞效率高于单个净化设施的脱汞效率,可以在保证其它污染物达标排放的前提下多个净化设施对汞的协同处理效应.     

中国电池生产用汞量及潜在汞散失量估算

从含汞电池的生产与消费、单位电池含汞量的估算、电池生产用汞量及潜在汞散失量的估算3个方面,对1992～1999年我国电池生产用汞量和潜在汞散失量进行了分析。结果表明,1992～1999年期间我国电池生产用汞量先减后增再减,其中2个高峰分别为1992年的679.5t和1997年的974.3t;潜在汞散失量呈上升趋势,1999年达801.7t。因此,我国电池引起的汞污染问题不容忽视。     

Economic benefits from decreased mercury emissions: Projections for 2020

Anthropogenic processes have increased the exposure of humans and wildlife to toxic methyl mercury (MeHg). Mercury emissions will increase by about 25% between 2005 and 2020, if the present trajectory is maintained. A global assessment of societal damages caused by the ingestion of methyl mercury, based merely on loss of IQ (Intelligence Quotient), suggests that the annual cost will be approximately US$3.7 billion (2005 dollars) in 2020. The corresponding cost of damages resulting from the inhalation of methyl mercury is estimated at US$2.9 million (2005 dollars). Under a higher degree of emission control such as in the case of the Extended Emission Control (EXEC) and the Maximum Feasible Technological Reduction (MFTR) scenarios, total emissions could decrease in the period 2005–2020 by about 50–60%. The corresponding annual benefits in 2020 are estimated to be about US$1.8–2.2 billion (2005 dollars). Large economic benefits can be achieved by reducing global mercury emissions.     

节能灯中汞的环境影响及对策分析

随着节能灯的大力推广,节能灯中的汞环境影响也日益受到重视。本文采用简化生命周期评价（SLCA）方法对比分析节能灯和白炽灯不同生命周期阶段的汞排放量,并得出整个生命周期中节能灯的汞排放量远远小于白炽灯,但是节能灯汞的影响主要集中于生产和废弃两阶段。生产和过程标准的规范有助于减少节能灯的汞填充;而废弃后汞的回收处理主要集中与回收途径和成本负担,本文结合实地调查针对性提出相应的建议。     

长白山地区大气气态总汞含量的季节性特征研究

利用高时间分辨率自动大气测汞仪(Tekran(R) 2537A),于2005-08～2006-07对长白山地区大气气态总汞进行了连续1a的野外观测.结果表明,长白山地区气态总汞的年平均含量为(3.22±1.78)ng·m-3,按季节表现为:冬季＞春季＞秋季＞夏季.长白山地区气态总汞含量高于北半球大气汞含量的背景值(1.5～2.0 ng·m-3),表明该地区已受到一定程度的大气汞污染.在对长白山地区气态总汞来源的解析中,该区频率最高的指示风向西南(SW)、西北(NW)和非主导风向东北(NE)方位上,城镇人为采暖、燃煤以及对生物燃料的使用成为该地区的气态总汞的主要来源,而土壤释放或其他来源的大气汞经中长距离的迁移也是造成该区域大气汞含量升高的原因.     

葫芦岛锌业股份有限公司汞污染现状调查与防治对策研究

葫芦岛市是辽宁省汞污染最严重的城市,该市汞排放量约占全省汞排放量的90％以上。从多年环境管理掌握情况看,葫芦岛市现仅有葫芦岛锌业股份有限公司（简称葫芦岛锌厂）一家企业有汞污染物排出,为加强葫芦岛市汞污染治理和管理提供科学依据,本论文主要针对葫芦岛锌厂周圉环境汞污染现状调查与防治对策进行研究。     

重庆铁山坪森林土壤汞释放通量的影响因子研究

对位于重庆铁山坪的马尾松林下的山地黄壤进行表层土壤(0~5 cm)的原状采集,并在实验室中进行控制实验,利用通量箱法测量原状土块表面的汞释放通量,以研究环境因子对土壤汞释放量的影响.结果表明,土壤汞释放量与辐射强度呈显著的正相关,在相同的空气温度和土壤含水量等条件下,土壤汞释放量在光下是遮阳条件下的3~9倍.不过,由于林下土壤常处于背阴状态,可能遮阳条件更能代表白天林下土壤汞的排放情况.土壤汞释放量存在明显的季节变化,夏季>春秋季>冬季,空气温度与土壤汞释放呈正相关.在低温下土壤汞释放量很低,土壤含水量影响较弱,而在高温时土壤含水量增加能明显促进土壤汞释放.枯落物的移除会显著降低土壤汞释放通量,主要原因可能是枯落物的汞含量较高并易于还原.土壤汞释放量在一天内也存在明显的衰减趋势,表明土壤表层的汞含量可能是森林土壤汞释放的重要限制因素.本研究测得森林土壤汞释放通量(白天)为:夏季(14.3±19.6)ng·(m2·h)-1、春秋季(3.50±5.36)ng·(m2·h)-1、冬季(1.48±3.27)ng·(m2·h)-1,以上稳态测试结果可能高估了实际的汞排放量.