大气环境中汞污染的研究进展物探与化探.doc

第 26 卷第 4 期 物 探 与 化 探 Vol. 26 ,No. 4 2002 年 8 月 GEOPHYSICAL GEOCHEMICAL EXPLORA TION Aug. ,2002 大气环境中汞污染的研究进展 黄永健 ,周蓉生 ,张成江 ,汪云亮 ( 成都理工大学 三系 ,四川 成都 ) 610059 摘 要 : 总结了大气环境中汞污染的研究进展 ,包括大气环境中汞的来源 、汞在大气环境中的化学演化和环境效应; 介绍运用环境地球物理方法在成都市大气颗粒汞研究的初步结果 ;并就我国汞污染研究提出有关建议。 关键词 : 汞污染 ;大气环境 ;环境地球物理 中图分类号 : P632 文献标识码 : A 文章编号 : 1000 - 8918 (2002 ) 04 - 0296 - 03 汞污染问题已经引起国际环境 、卫生界的极大关注 ,不同领域的科学家对汞及其化合物的环境地 球物理 、环境地球化学研究给予高度的重视 [1 ,2 ] 。笔者在文中系统回顾了近年来大气环境中汞污染的 研究概况 ,介绍了成都地区大气颗粒汞的初步研究 结果 ,并对我国所应开展的下一步工作提出建议 。 大气环境中汞的来源 大体上说来 ,汞主要通过自然和人为因素的排 放而进入大气 [3 ] 人为排放的约占 其中燃煤释 , 3/ 4 , 放的汞占全球人为排放总量的 60 %[4 ] 。 我国是世界第一产煤大国 ,能源结构中煤的比 例高达 而且由于我国燃煤技术普遍落后 , 燃 75 % , 煤释放的汞对环境生态系统的污染更为严重 。据估 算 [5 ] 全国煤炭的平均汞含量为 0. 22 × - 6 , 主要 , 10 燃煤行业中大气汞的排放因子为 64. 0 %～ 78. 2 % , 1995 年全国燃煤排放汞 其中向大气排汞量 302. 9 t , 213. 8 t ,1978～ 1995 年全国燃煤大气排汞量的年 平均增长速度为 4. 8 % , 累计排汞量为 包 2 493. 8 t , 括汞排放在内的燃煤所引起的污染是我国面临的重要环境问题 。 我国南方地区 (如贵州 、湖南 、四川 ) 分布着世界 级的汞矿群 ,层控型矿床的含矿层及其相邻地层 (厚 达数千米 ) 汞含量远高于地壳克拉克值 [6 ] ,技术落后的资源开发型乡镇企业的迅猛发展也加重了环境 汞的负荷 。其它的如采金 、金属冶炼 、制碱工业 、燃油等也是重要的汞污染源 [7 ] 。  汞在大气环境中的演化 2 . 1 气态汞的大气物理、 化学过程 汞有 3 种价态 : Hg0 、Hg22 + 和 Hg2 + , 在大气环 境中存在的主要化学形式有 : 几乎不溶解的气态形 式的元素 Hg0 、可溶性的二价无机汞化合物 、甲基汞 和二甲基汞 , 以及与大气颗粒物相联系的颗粒汞 。 其中 Hg0 是最主要的存在形式 , 占总量的 90 %以 上 [8 ] 颗粒汞一般不足 10 % 。 , 以上所有的汞元素种类都经历着进入大气 、转 化并最终移出大气的循环过程 。人为或自然来源而 进入大气环境的 0 Hg 在水 、气和固相中都有可能与 , 大气中的氧化剂如 、 和卤族元素等发生化 O3 H2O2 学反应 , 形成二价汞 , 同时二价汞又会还原成为 Hg 0 ,目前研究较为完善的是 Hg0 在大气水相中的 化学变化过程 [8 ～ 10 ] 。Lindqvist [9 ] 建立了汞在云层 中的化学变化的模型 ,概括了 Hg0 和 Hg2 + 在云层 水中的化学转变过程 ; Hall [10 ] 通过实验研究 , 计算 出在 200 ℃条件下大气中的 Hg0 与 O3 反应生成 Hg 2 + 的反应速率 ;Selgneur[8 ] 在现有的动力学 、热力 学的数据基础之上 ,对汞的大气化学过程进行了有 效的模拟 结果表明 : , 1. Hg0 在大气中的停留时间约为 0. 5～ 1. 5 a ; 自工业时代以来 ,汞的沉降速度至少增加了 50 %以上 ,如考虑到沉降颗粒的再发射 ,则沉降速率至少为原来的 3 倍 。 大气环境中汞含量的增加将导致汞的干湿沉降 收稿日期 :2002 - 03 - 10 基金项目 :国家自然科学基金资助项目 ( 编号 ) , 可以达到很远的距 4 期 黄永健等 :大气环境中汞污染的研究进展 ? 29 7 ? 速率加快 。大气汞的沉降就是各种形态的汞从大气 中的去除过程 ,这是一个十分复杂的物理 、化学过 [11 ～ 13 ] 。湿沉降是大气环境中汞沉降的主要类型 ,Hg 0 可以由于在雨水和云层中被氧化成可以溶 解的形态而除去 ,并可以解释在雨水中所观察到的汞的含量 [14 ] 。另外针叶类