中國(guó)網(wǎng)／中國(guó)發(fā)展門戶網(wǎng)訊  汞是毒性較強(qiáng)的重金屬污染物之一，也是一種全球性的污染物。排放到大氣中的汞可通過大氣環(huán)流在全球范圍內(nèi)進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸，并沉降到陸地和水生生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康造成威脅。第一次工業(yè)革命以來(lái)的人為活動(dòng)已導(dǎo)致全球大氣、水和土壤中汞的含量顯著增加，對(duì)全球環(huán)境產(chǎn)生了重大的不利影響。2013?年?1?月，一項(xiàng)旨在控制和削減全球人為汞排放和使用的國(guó)際公約——《關(guān)于汞的水俁公約》（以下簡(jiǎn)稱《水俁公約》）獲得通過，并于?2017?年?8?月正式生效，這標(biāo)志著汞污染已成為當(dāng)前重要的全球環(huán)境問題。

作為首批簽約國(guó)，我國(guó)是目前汞生產(chǎn)、使用和排放量最大的國(guó)家，每年通過人為活動(dòng)向大氣排汞?500—600?t，約占全球人為排放量的?30%?左右。因此，深入研究我國(guó)環(huán)境中汞的來(lái)源、分布、健康風(fēng)險(xiǎn)及污染控制是國(guó)家環(huán)境保護(hù)和履行國(guó)際汞公約的重大需求。

我國(guó)汞的生產(chǎn)、使用和排放

汞具有廣泛的用途。我國(guó)對(duì)汞及其化合物的使用歷史十分悠久。古代被廣泛利用的含汞化合物——辰砂（HgS，又稱朱砂、丹砂），是古人追求長(zhǎng)生不老“煉丹術(shù)”的重要原料，也是一種廣泛應(yīng)用的礦石中藥材。同時(shí)，古人利用汞與含金礦石中的金生成汞齊的性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)提煉金的效果。如今，隨著科技的不斷發(fā)展，汞及其化合物的應(yīng)用更加廣泛，包括化學(xué)化工、醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)、冶金行業(yè)、電器儀器、交通運(yùn)輸和軍事生產(chǎn)等領(lǐng)域。

我國(guó)是全球最大的汞生產(chǎn)、使用和排放國(guó)。我國(guó)汞礦資源豐富，開采量位居世界前列。2017?年世界汞礦產(chǎn)量約為?3?790?t，我國(guó)占?89%。我國(guó)汞使用量從?2005?年的?803±95?t?增加到?2011?年的峰值?1?272±110?t，2014?年為?903±115?t。聚氯乙烯（PVC）生產(chǎn)是最大的用汞行業(yè)，占全球汞總需求量的?60%?以上。2011?年我國(guó)聚氯乙烯、體溫計(jì)和血壓計(jì)生產(chǎn)用汞量分別為?878?±?61?t、152?±?83?t?和?97?±?10?t。在《水俁公約》的背景下，全球限制含汞產(chǎn)品的使用愈發(fā)嚴(yán)格，亟待開發(fā)低汞觸媒或無(wú)汞替代產(chǎn)品。

汞可以通過自然和人為活動(dòng)排放進(jìn)入大氣、土壤和水體。其自然源主要包括火山、地?zé)岬鹊刭|(zhì)活動(dòng)，以及水體揮發(fā)和土壤釋放等；其人為源主要包括燃煤電廠、工業(yè)鍋爐、有色金屬冶煉和水泥生產(chǎn)等。2018?年全球釋放到大氣中的汞為?8?000?t，其中自然過程和人為活動(dòng)釋放分別為?5?500?t?和?2?500?t。與人為源不同，自然源排汞絕大部分（>95%）是氣態(tài)單質(zhì)汞。大氣汞的自然來(lái)源復(fù)雜多樣，且受環(huán)境因素的影響顯著，因此大氣汞的自然來(lái)源研究一直是國(guó)際學(xué)術(shù)界的難點(diǎn)。特別要指出的是，部分自然源的汞是人為源排放汞沉降到地表后的再釋放造成的。基于大氣/土壤、大氣/水體和大氣/植物葉片汞交換通量的研究及我國(guó)土壤汞數(shù)據(jù)的更新，筆者研究組系統(tǒng)構(gòu)建了我國(guó)汞的自然源排放模型，并通過野外監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)模型優(yōu)化，獲得了我國(guó)高精度的自然源汞排放清單。研究結(jié)果表明，我國(guó)自然源年排放汞量為?465.1?t，基本與人為源排放相當(dāng)；其中，556.5?t?來(lái)自土壤，9.0?t?來(lái)自陸地水體，同時(shí)植被年吸收大氣汞?100.4?t。80%?的自然源汞排放來(lái)自草地與農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，且具有顯著的季節(jié)性規(guī)律，在夏季的排放量占年總排放量的?51%。

自新中國(guó)成立以來(lái)特別是改革開放之后，我國(guó)人為源汞排放量迅速增加。初期為?13?t/a，1978?年增加到?150?t，2010?年劇增到?500—800?t，2013—2017?年從?571?t?減少到?444?t。我國(guó)?1978—2014?年人為源大氣汞排放累計(jì)?13?294?t，其中氣態(tài)單質(zhì)汞（Hg⁰）、氣態(tài)二價(jià)汞（Hg^Ⅱ）和顆粒態(tài)汞（Hg^p）分別占?58.2%、37.1%?和?4.7%。同時(shí)，我國(guó)人為源大氣汞排放的來(lái)源和形態(tài)分布也發(fā)生了顯著變化，1998?年之前最大的排放源為工業(yè)鍋爐，1999—2004?年為鋅冶煉，2005—2008?年為燃煤電廠，2009?年以后為水泥工業(yè)。當(dāng)前，燃煤工業(yè)鍋爐和水泥行業(yè)成為大氣汞排放控制的重點(diǎn)行業(yè)。大氣汞排放形態(tài)比例從?1978?年的?65%∶28%∶7%（Hg⁰∶Hg^Ⅱ∶Hg^p）轉(zhuǎn)變到?2014?年的51%∶46%∶3%（Hg⁰∶Hg^Ⅱ∶Hg^p）。Hg^Ⅱ?排放比例的增加會(huì)對(duì)局地環(huán)境產(chǎn)生重要影響，而水泥行業(yè)?Hg^Ⅱ?的排放量占到全國(guó)?Hg^Ⅱ?排放量的?45%。

汞的遷移轉(zhuǎn)化與健康效應(yīng)

汞是一種全球性污染物。汞是常溫常壓下唯一呈液態(tài)并易流動(dòng)的金屬，可以多種形態(tài)在各種環(huán)境和生物介質(zhì)中廣泛存在，但是汞在地殼中的含量很低。自然環(huán)境中，汞可以通過揮發(fā)、降水、沉降和溶解等作用不斷進(jìn)行遷移，也可通過氧化、還原、甲基化及去甲基化等過程進(jìn)行形態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化。由于氣態(tài)單質(zhì)汞在大氣中具有較長(zhǎng)的居留時(shí)間，能在環(huán)境中持久存在，一旦經(jīng)釋放進(jìn)入環(huán)境，可以隨著大氣環(huán)流進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸，經(jīng)干濕沉降能到達(dá)偏遠(yuǎn)甚至極地地區(qū)的水生生態(tài)系統(tǒng)，造成全球性的汞污染。

汞的毒性效應(yīng)與形態(tài)密切相關(guān)。汞根據(jù)形態(tài)可分為無(wú)機(jī)汞（如元素汞、二價(jià)汞等）和有機(jī)汞（如甲基汞、乙基汞等）。元素汞具有揮發(fā)性，由于高擴(kuò)散性和脂溶性，可經(jīng)呼吸、皮膚或消化道等途徑進(jìn)入生物體，并對(duì)免疫、內(nèi)分泌和中樞神經(jīng)系統(tǒng)造成損傷。二價(jià)汞也可以對(duì)生物體產(chǎn)生一定的毒性作用，但是由于生物可利用性較低，且無(wú)法穿透血腦屏障，毒性相對(duì)較小。有機(jī)汞的毒性顯著高于無(wú)機(jī)汞，甲基汞可以通過腸道吸收進(jìn)入生物體并隨血液到達(dá)器官和組織，作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)引起神經(jīng)毒性和神經(jīng)發(fā)育毒性，對(duì)大腦和小腦造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷。此外，甲基汞具有很強(qiáng)的生物富集和生物放大作用，水生食物鏈頂端的魚類中甲基汞含量比水體高?10? —10??倍，因此食用魚肉及其他水產(chǎn)品是人體甲基汞暴露的主要途徑之一。不過，我國(guó)魚肉和水產(chǎn)品的汞含量總體較低，大部分低于我國(guó)水產(chǎn)品安全限值（肉食性?1.0 μg/g；其他 0.5 μg/g）。這與我國(guó)大部分魚類是人工養(yǎng)殖、食物鏈簡(jiǎn)單、魚體生長(zhǎng)速度快等因素有關(guān)。

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徑之一。稻米對(duì)甲基汞的平均生物富集因子是無(wú)機(jī)汞的?800?倍。貴州汞礦區(qū)大米甲基汞含量的變化范圍為?1.9—174?ng/g，導(dǎo)致相關(guān)汞礦區(qū)居民的甲基汞暴露?94%—98%?來(lái)源于稻米攝入，這說明該汞礦區(qū)居民暴露甲基汞的主要途徑是食用大米。貴州汞礦區(qū)、土法煉鋅區(qū)、燃煤電廠區(qū)及對(duì)照區(qū)的研究表明，居民食用大米、蔬菜、肉類對(duì)其總汞暴露都有貢獻(xiàn)，但是大米攝入是其甲基汞暴露的主要途徑（>?90%）。

我國(guó)一般居民甲基汞暴露的總體風(fēng)險(xiǎn)較低。我國(guó)魚肉等水產(chǎn)品的汞含量整體較低，一般人群食用水產(chǎn)品的甲基汞暴露風(fēng)險(xiǎn)較低。我國(guó)南方?7?省份稻米總汞和甲基汞的平均含量為?10.1?ng/g?和?2.47 ng/g，汞含量總體較低。我國(guó)南方城市和農(nóng)村居民食用魚肉和大米每日甲基汞攝入量分別為?0.020?μg/kg?和?0.028?μg/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)際限值（0.23?μg/kg）。但是，在沿海地區(qū)部分人群因大量食用水產(chǎn)品也存在甲基汞暴露的健康風(fēng)險(xiǎn)。例如，東部沿海某地漁民頭發(fā)甲基汞含量高達(dá)?9.5?mg/kg。此外，一些汞污染地區(qū)的居民仍然存在一定風(fēng)險(xiǎn)。例如，某汞礦區(qū)居民頭發(fā)甲基汞平均含量為?2.07?μg/g。

《水俁公約》

“水俁病”事件引起世界各國(guó)對(duì)汞污染的廣泛關(guān)注。大量汞及其化合物的生產(chǎn)、使用和排放造成全球范圍內(nèi)的汞污染。汞污染事件最具有代表性的是?20?世紀(jì)中期發(fā)生在日本水俁灣的汞污染事件，又被稱“水俁病”事件。由于日本?Chisso?公司將含汞廢水排入水俁灣，生活在周邊的居民食用高甲基汞含量的水產(chǎn)品后發(fā)生了嚴(yán)重的汞中毒，輕者口齒不清、手足變形，重者精神失常甚至死亡。日本至少有?5?萬(wàn)人因此受到不同程度的影響，被確認(rèn)“水俁病”病例達(dá)?2?000?多例。“水俁病”事件造成了嚴(yán)重的環(huán)境與健康危害，引起了世界各國(guó)對(duì)汞污染的廣泛關(guān)注。

《水俁公約》旨在全球范圍內(nèi)控制和減少汞排放。為了在全球范圍內(nèi)控制和減少汞排放，減少汞對(duì)環(huán)境和人類健康造成的損害，聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署經(jīng)過?5?輪政府間談判，于?2013?年?1?月?19?日達(dá)成具有全球法律約束力的汞文書——《水俁公約》。公約已于?2017?年?8?月16日正式生效。公約包括?35?條正文、5?個(gè)附件，從全生命周期對(duì)汞提出管理要求，涵蓋汞的供應(yīng)和貿(mào)易、添汞產(chǎn)品、使用汞或汞化合物的生產(chǎn)工藝、土法煉金、點(diǎn)源排放、面源排放、汞廢物以外的汞環(huán)境無(wú)害化臨時(shí)儲(chǔ)存、汞廢物、污染場(chǎng)地、財(cái)政資源和財(cái)務(wù)機(jī)制、能力建設(shè)、技術(shù)援助和技術(shù)轉(zhuǎn)讓、健康、公共信息、認(rèn)識(shí)和教育等方面。

《水俁公約》對(duì)汞的生產(chǎn)、排放、使用、貿(mào)易等方面做出嚴(yán)格規(guī)定。《水俁公約》限定了汞的使用和排放，并確立減排時(shí)間表——要求各簽約國(guó)要減少大氣汞排放，尤其是燃煤電廠、燃煤工業(yè)鍋爐、有色金屬冶煉、垃圾焚燒和水泥制造等行業(yè)的汞排放。例如，要求各簽約國(guó)將含汞電池、開關(guān)、繼電器、化妝品、熒光燈、農(nóng)藥、氣壓計(jì)、體溫計(jì)、血壓計(jì)、溫度計(jì)在內(nèi)的多個(gè)產(chǎn)品在?2020?年之前退出市場(chǎng)，或是達(dá)到《水俁公約》規(guī)定的安全標(biāo)準(zhǔn)；要求逐步減少對(duì)牙科汞合金的使用；要求?2018?年淘汰使用汞及其化合物作為催化劑的乙醛生產(chǎn)，2025?年淘汰氯堿生產(chǎn)，2020?年聚氯乙烯生產(chǎn)的汞使用減少至?2010?年的?50%；要求消除混汞法土法煉金，消除露天和居民區(qū)焚燒汞合金等。此外，《水俁公約》還針對(duì)汞暴露敏感人群的保護(hù)作出了具體規(guī)定：要求加強(qiáng)衛(wèi)生保健專業(yè)人員的培訓(xùn)，提高醫(yī)療服務(wù)水平，更好地診斷和治療與汞危害相關(guān)的疾病。

我國(guó)汞污染控制及履約進(jìn)展

作為汞的生產(chǎn)、使用和排放大國(guó)，我國(guó)積極響應(yīng)聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署對(duì)改善全球汞污染問題做出的努力。2013?年?10?月?10?日，我國(guó)作為首批簽約國(guó)簽署《水俁公約》；2016?年?4?月?28?日，全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)正式審議并批準(zhǔn)公約的決定；我國(guó)政府于2016?年?8?月?31?日正式向聯(lián)合國(guó)交存公約批準(zhǔn)文書，成為第?30?個(gè)批約國(guó)。

目前，我國(guó)正在開采的汞礦主要集中在陜西省。按照公約要求，我國(guó)將在公約生效?15?年后（即?2032?年）關(guān)閉境內(nèi)所有汞礦，然而汞礦關(guān)閉之后將面臨經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型的難題。

我國(guó)使用汞最多的行業(yè)是聚氯乙烯的生產(chǎn)，其以汞為觸媒、煤炭為主要原料來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)。在過去的?10?多年內(nèi)，我國(guó)聚氯乙烯行業(yè)發(fā)展迅速，汞使用量巨大。因此，亟待研發(fā)無(wú)汞或者低汞新型催化劑，從原料質(zhì)量、低汞觸媒、工藝控制、設(shè)備質(zhì)量與使用等各環(huán)節(jié)嚴(yán)格管控，以降低汞觸媒單耗。我國(guó)第二大用汞行業(yè)是計(jì)量?jī)x器制造業(yè)，主要用于體溫計(jì)和血壓計(jì)的生產(chǎn)。我國(guó)第三大用汞行業(yè)是電池生產(chǎn)。近年來(lái)，我國(guó)體溫計(jì)、血壓計(jì)和電池生產(chǎn)的用汞量已經(jīng)開始大幅降低。

大氣汞污染防治是我國(guó)履約工作的重中之重。我國(guó)人為源大氣汞排放量居世界首位。在環(huán)境汞污染及《水俁公約》履約壓力下，汞排放控制成為我國(guó)大氣治理中繼脫硫、脫硝之后的下一目標(biāo)。2019?年，吳清茹等建議明確燃煤電廠總量控制目標(biāo)，從替代性措施和控制技術(shù)應(yīng)用?2?個(gè)方面控制大氣汞排放；推動(dòng)燃煤電廠大氣汞排放限值的修訂；強(qiáng)化多污染物控制技術(shù)的協(xié)同脫汞效果并提高技術(shù)的穩(wěn)定性，同時(shí)開展高效低價(jià)專門脫汞技術(shù)的研發(fā)。自?2009?年以來(lái)，水泥工業(yè)成為我國(guó)最大的人為汞排放源，2014?年汞排放量達(dá)到?145?t，我國(guó)水泥工業(yè)控汞壓力日益增大；亟待建立和完善控汞和汞減排標(biāo)準(zhǔn)體系，開發(fā)、應(yīng)用和總結(jié)出優(yōu)化可行的技術(shù)（BAT）和更好的環(huán)境實(shí)踐（BEP），并在新建水泥廠應(yīng)用。

我國(guó)一直采取積極措施進(jìn)行環(huán)境汞污染研究和汞污染控制。科學(xué)技術(shù)部于?2013?年啟動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目“我國(guó)汞污染特征、環(huán)境過程及減排技術(shù)原理”。該項(xiàng)目由中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所聯(lián)合國(guó)內(nèi)?6?家優(yōu)勢(shì)單位進(jìn)行攻關(guān)，針對(duì)我國(guó)產(chǎn)汞、用汞、排汞量大造成較嚴(yán)重的汞污染形勢(shì)，以及《水俁公約》履約需求，對(duì)我國(guó)大氣汞源匯及遷移規(guī)律、汞污染的環(huán)境過程與效應(yīng)、典型行業(yè)煙氣汞控制與減排技術(shù)原理等進(jìn)行了深入的研究；構(gòu)建了基于工藝過程的大氣汞排放因子模式，建立高分辨率的人為源分形態(tài)大氣汞排放清單；全面開展不同地表系統(tǒng)（如海洋、森林和農(nóng)田等）與大氣間汞遷移的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，建立了國(guó)際先進(jìn)的自然源排汞模型和我國(guó)的自然源排汞清單；建立我國(guó)大氣汞監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)我國(guó)典型區(qū)域的大氣汞形態(tài)和濕沉降通量進(jìn)行長(zhǎng)期同步連續(xù)監(jiān)測(cè)。研究發(fā)現(xiàn)，三峽水庫(kù)“汞活化效應(yīng)”不明顯，渤海汞污染風(fēng)險(xiǎn)較小，而貴州汞礦區(qū)存在一定的汞污染風(fēng)險(xiǎn)。項(xiàng)目開發(fā)出碳基和錳基氧化物為主的煙氣汞高效吸附材料和高效零價(jià)汞催化材料，構(gòu)建多效催化體系實(shí)現(xiàn)多污染物協(xié)同控制，開發(fā)出具有國(guó)際先進(jìn)水平的復(fù)合煙氣硫汞煙氣一體化吸收回收技術(shù)。該項(xiàng)目研究成果為我國(guó)汞污染控制和履行《水俁公約》提供了重要理論和技術(shù)支持。

我國(guó)已啟動(dòng)履行《水俁公約》能力建設(shè)項(xiàng)目。在《水俁公約》生效之前，環(huán)境保護(hù)部（現(xiàn)“生態(tài)環(huán)境部”）聯(lián)合相關(guān)部委于?2017?年?8?月?15?日共同發(fā)布《水俁公約》在我國(guó)生效的公告；并根據(jù)《水俁公約》要求，發(fā)布了一系列有關(guān)汞生產(chǎn)、使用和排放的管理措施。為推動(dòng)全面履約并提高我國(guó)的汞履約能力，環(huán)境保護(hù)部環(huán)境保護(hù)對(duì)外合作中心（現(xiàn)“生態(tài)環(huán)境部對(duì)外合作與交流中心”）與世界銀行共同啟動(dòng)中國(guó)履行《水俁公約》能力建設(shè)項(xiàng)目。該項(xiàng)目擬通過開展調(diào)查、監(jiān)測(cè)和戰(zhàn)略制定等活動(dòng)，完成中國(guó)履約國(guó)家戰(zhàn)略的編制，并在試點(diǎn)省市開展汞流向報(bào)告制度、含汞污染地塊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、含汞廢物回收處置技術(shù)可行性研究、大氣汞監(jiān)測(cè)能力提高和成果宣傳等試點(diǎn)活動(dòng)，以提高試點(diǎn)省市和國(guó)家的履約能力。

我國(guó)汞污染研究的基礎(chǔ)薄弱，尚無(wú)法為國(guó)家汞減排、污染防治和風(fēng)險(xiǎn)管控等提供全面的科技支撐。我國(guó)是目前汞生產(chǎn)、使用和排放量最大的國(guó)家，面臨著比其他國(guó)家更嚴(yán)峻的汞污染防控及履約壓力。因此，需要在?5?個(gè)方面開展深入研究：我國(guó)環(huán)境汞的自然來(lái)源及先前沉降汞的再排放；我國(guó)大氣汞的長(zhǎng)距離傳輸和大氣汞質(zhì)量平衡研究；我國(guó)沿海地區(qū)和汞污染地區(qū)居民汞暴露風(fēng)險(xiǎn)；聚氯乙烯行業(yè)低汞觸媒或替代產(chǎn)品研發(fā)；典型人為汞排放源減排技術(shù)研發(fā)。通過科學(xué)研究和技術(shù)研發(fā)，滿足我國(guó)汞污染控制和履行國(guó)際汞公約的重大科技需求。（作者：馮新斌、李平，中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所；史建波、陰永光、江桂斌，中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心；《中國(guó)科學(xué)院院刊》供稿）

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