空气环境中汞污染物测试技术的分析与应用

汞，俗称水银，处于常温环境下极其容易蒸发。在自然环境中，汞是常温下唯一的液态金属，生理毒性很强，能造成严重的环境污染。即使汞浓度低，也会对人类生活环境、动植物生长产生毒害作用。自20世纪70年代以来，空气环境中汞含量越来越大，引发了非常严重的环境问题，引起各行业专家的高度重视。现阶段，在环境治理方面，汞污染成为重点研究内容。汞污染研究对未来环境监测和管理产生重要影响。

1 空气环境汞污染

1.1 空气环境中汞污染的来源

空气中出现汞污染情况主要是由自然排放所及人为活动造成的。自然排放主要指火山活动、矿藏等会有大量汞释放，使得水体、土壤以及植物表面的汞元素含量增加，造成严重的空气环境汞污染；人为活动指的是使用燃煤设备、金属冶炼、垃圾焚烧等过程中会释放大量的汞。依据统计分析数据得知，燃烧煤炭释放的汞达到空气汞含量的30%以上。经济不断发展，人们物质生活水平也日益提高，但与之相应的却是对环境的不断破坏。汞的排放量正在逐年增长，目前累计汞排放量早已超出2 493.8 t。工业生产和生活中，原材料处理、汞燃料燃烧、矿物冶炼等行为都会造成汞污染，人为活动排放到环境中的汞9.1×105～6.2×106 kg／a；火山以及矿藏释放等汞的排放量是1.0×105～4.9×106 kg／a。电子、冶金以及化工业制汞的排汞量超过含汞废气的排放标准，形成十分严重的环境污染[1]。

1.2 空气环境中汞污染物的分布特性

颗粒汞和气态汞是空气环境中汞污染物的两种存在状态。通常，汞有三种价态：元素汞、一价态汞和二价态汞。元素汞挥发程度高，在空气中比较稳定，能够持续半年到两年的时间，达到空气环境中汞含量的90%，是汞存在的主要形式。剩下的10%是和大气颗粒保持紧密联系的颗粒汞，以及具有溶解性特点的二价无机汞化合物、甲基汞、二甲基汞。

（1）汞具有可挥发性。不管是可以溶解还是不能溶解的汞化合物会有一部分挥发到大气中。汞的挥发程度和化合物的形态、表面吸附力、大气湿度等密切相关。甲基汞的挥发性是最大的，且有机汞的挥发性要大于无机汞。

（2）汞的转移循环。土壤和植物的蒸腾作用将汞释放到空气中，气体状态的汞也能转化成液化和固态的汞。比如汞进入水体后，经过一系列反应和作用可溶于水中、聚集在生物体内以及挥发到大气中等。

（3）汞的烷基化。微生物作用和影响下，无机汞的毒性会增强，转化为甲基汞、苯基汞和二甲基汞等。淡水淤泥中的厌氧细菌促使无机汞甲基化形成一甲基汞和二甲基汞。

（4）其他物质对汞的吸附作用。水和土壤中存在胶体，对汞产生吸附作用。硫醇、伊利石、胺类化合物等都是水中的吸附剂，对汞产生的吸附力有大有小，但都具有吸附能力[2]。

2 空气环境中汞污染的分析测试技术

汞元素的物理和化学性质特殊，其在空气环境中具有很强的流动性，不会处于固定位置，在不同介质的影响下会出现稀释扩散和转换的情况，对人类的生活环境造成危害。调查显示，空气中严重的汞污染导致北美和欧洲偏僻湖泊中鱼类汞的积累。控制空气环境中的汞污染最重要的是做好汞污染物的分析测试。

2.1 汞的收集

自然大气环境中的汞含量较少，其吸附能力比较强，从而收集起来不容易，应用吸附剂时需要充分考虑实际情况。对空气中汞进行收集主要有液态收集和固态收集两种。液态收集的原理是利用吸附剂的化学吸附性，高锰酸钾、二氧化锰、硫化物等是在收集液体时常使用的吸附剂；固态收集是根据物理吸附特点，使用汞齐法，也就是贵重金属收集方式。在收集的过程中要注意液体吸附剂会受到稀释影响，无法获得良好收集效率，从而不能够作为对有机汞、痕量汞等的有效收集途径；虽然固体吸附剂有着良好的痕量汞收集效果，但很容易在收集中有钝化情况及屏蔽效应出现。为此，部分地区收集汞污染物会选择使用吸收管的方式。根据统计数据信息，同样的环境条件下，通过高锰酸钾收集空气中的汞污染物比金线管富集程度高；根据固体和液体的吸附性特点，使用酸化巯基棉对汞污染物进行收集和处理，有机汞和无机汞的回收率可达到90%。扩散-溶蚀方法用于收集汞污染物，能够分离不同状态的汞（气体和粒子状态），溶蚀管道内壁涂有贵金属，当过滤材料有气流经过时，气态汞在扩散后会被管壁的银、金吸附。

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