环境空气中汞污染物分析测试技术

引言

汞俗称“水银”，是地壳中相当稀少的一种元素。极少数的汞在自然中以纯金属的状态存在，是唯一的液体金属。汞污染，是指由汞或含汞化合物所引起的环境污染。汞（Hg）是环境中毒性最强的重金属元素之一，各种汞化合物的毒性差别很大。环境空气中汞含量即使很低，也会对人以及动植物产生毒害作用。调查显示，全球环境空气中汞含量持续增加，因为汞污染引起的环境问题日益严重，已经引起众多科学家的重视，所以，对汞污染的研究也已经成为各国卫生界工作者和环境工作者研究的热点。

1 环境空气汞污染

1.1 环境空气中汞污染的来源

汞的排放主要来自于人为源与自然源两个方面，自然源排放包括：自然风化、火山活动和土壤排放以及植被释放等，人为源排放是指因人类活动而导致的汞排放，主要包括物质当中含有汞杂质和汞的使用以及废物处理引起的汞排放三种。目前研究对汞排放污染源的构成及其各污染源之间相对重要性有一致性的认识，认为：向环境空气中排放的汞主要是因为化石燃料燃烧，特别是煤炭的燃烧，燃煤火力电厂是大气中汞排放的最大源头。研究表明，1995年欧洲汞人为排放源排放的总汞大约为341.8t，其中燃煤电厂排放的汞就占了26％，居已知污染源的第一位，其他污染源还包括电厂以外的各种燃煤工业锅炉、水银法氯碱生产。废物燃烧、有色金属生产、水泥生产、钢铁生产等。

1.2 环境空气中汞污染物的分布特性

环境空气中汞污染物主要是以颗粒汞和气态汞两种状态存在，汞有三种价态：元素汞（Hg）和一价态汞（Hg+）以及二价态汞（Hg2+）。其中元素汞很容易挥发，并且难溶于水，其在环境空气中平均时间长达半年到两年，是相对稳定的一种形态，超过总量的90％，是空气中汞存在的主要形式；而与大气颗粒物相联系的颗粒汞及可溶性的二价无机汞化合物、甲基汞、二甲基汞通常不超过10％。汞污染物具有以下特点：

（1）汞的挥发性：无论是可溶性的或不可溶性的汞化合物都有一部分挥发到大气中去。其挥发程度与化合物的形态，水中的溶解度、表面吸附、大气的相对湿度等因素密切相关。汞不管以何种形态存在，都有不同程度的挥发性，一般而言，有机汞的挥发性大于无机汞的挥发性，且以甲基汞的挥发性最大。

（2）汞的转移循环：汞通过土壤和植物的蒸腾作用被释放到大气中，气相中的汞也能够向液相和固相转移。如汞进入水体后，经过物理、化学、生物等作用溶于水中或富集于生物体，或沉入底泥、或挥发到大气中。

（3）汞的烷基化：无机汞在微生物的作用下，可以转化为毒性更大的甲基汞、笨机汞和二甲基汞等。淡水淤泥中的厌氧细菌能够使无机汞甲基化，形成一甲机汞和二甲基汞。

（4）吸附作用：水和土壤中的胶体对汞有很强的吸附作用。水中的各种吸附剂如硫醇、伊利石、蒙脱石、胺类化合物等都对汞有不同的吸附作用[3]。

2 环境空气中汞污染的分析测试技术

汞因为其特殊的物理和化学性质，在进入大气环境后，不处于固定的位置，而是在各种各样的环境媒体中发生稀释扩散、迁移和转换等过程，对人类和生态系统造成了巨大的伤害。如：调查显示，北美和欧洲偏僻湖泊中鱼类汞的积累是因为空气中的汞污染导致的。所以，对汞污染物的分析测试是控制大气中汞污染的主要条件。

2.1 汞的收集

因为在大气中汞的含量非常小，而且吸附力更强，所以，汞样品不易收集，需要使用吸附剂。在空气中收集汞的方法主要是液体和固体两类。

液体收集以化学吸附的原理为基础，经常使用的吸附剂有高锰酸钾、硫化物、二氧化锰以及碘-碘化物等；固体收集以物理吸附为基础，物理吸附通常是采用汞齐法，这是一个使用黄金和白银等贵金属收集的方法。液体吸附剂会受到稀释的影响，收集效率较低，不适合用于收集有机汞和痕量汞。固体吸附剂虽然收集痕量汞的效果比较好，但是容易出现钝化和屏蔽效应等现象。

汞污染物的收集有些地区多选择使用吸收管。但是经过研究表明，在同样的条件下，使用高锰酸钾对空气中汞的吸收速率比金线管富集法高；通过使用固一液二类吸附特点的酸化巯基棉收集空气中汞污染物，总汞（无机和有机汞）的回收率超过90％。扩散—溶蚀方法用于收集，能有效分离气体和粒子状态的汞，溶蚀管道通常墙壁涂上贵金属（Au、Ag）石英管，这样气流达到过滤材料之前，气态汞扩散到管壁上被Ag、Au吸附。

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