环境研究工作者必须关注大气汞的自然来源研究
日前，重庆某报刊载文章介绍，在该市北碚东阳镇一些地方，农户一锄头挖下去能从地里挖出水银。究其原因，原来以前这里曾经是重庆体温计厂。由于汞的自然属性，加之环保措施不力，该厂在生产水银过程中，形成大量含有汞的气溶胶扩散，以至使周围500米范围内的农田都受到影响。以前治理得不好，厂区的坝坝里有许多水银凝结成的小珠子，一眼望去，白花花一大片，用手都能捧起来。水银在四周土壤里也沉积了不少，一锄头挖下去，也能看到许多“白色珍珠”。就这种汞污染典型，记者采访了长期从事汞污染研究的中国科学院地球化学国家重点实验室研究员冯新斌，他说：水银是金属汞的俗称，不仅能造成土壤的长期污染，更为严重的是它可以以气体形式向周围乃至长距离的迁移，生成更大范围的污染。汞是一种特殊的金属，在原生矿物阶段呈红色，是唯一在常温下即可蒸发的金属，其蒸气无色无味，比空气重七倍。汞及其化合物毒性都很大，特别是汞的有机化合物毒性更大。鱼在含汞量0.01至0.02毫克/升的水中生活就会中毒；人若食用0.1克汞就会中毒致死。汞及其化合物可通过呼吸道、皮肤或消化道等不同途径侵入人体。当汞进入人体后，即集聚于肝、肾、大脑、心脏和骨髓等部位，造成神经性中毒和深部组织病变，引起疲倦，头晕、颤抖、牙龈出血、秃发、手脚麻痹、神经衰弱等症状，甚至会出现精神混乱，进而疯狂痉挛致死。有机汞还能进入胎盘，使胎儿先天性汞中毒，或畸形，或痴呆。汞的毒性是积累性的，往往要几年或十几年才能反应出来。食物链对汞有相当大的富集能力。如淡水鱼和浮游植物对汞的富集倍数为一千，淡水无脊椎动物为十万，海洋植物为一百，海洋动物为二十万。
1953年首先发现日本熊本县水俣湾附近的渔村而得名的水俣病，就是汞引起的著名环境公害病。居住在这里的居民由于长期食用体内部含汞元素的鱼类，从而形成人体内汞含量超标。患者由于体内富聚了过量的汞元素，致使患者具有明显神经症状如突发性惊吓、两眼斜视、吞咽困难、阵发性抽搐、口腔张开而很快死亡。除人体受害外，动物如猫的中毒表现也引人注目，主要是集体向大海狂奔，即所谓狂猫跳海。不能说话，有的小孩眯着眼睛发出狂笑，不能自已。症状严重的，可出现痉挛、麻痹、意识障碍等急性发作。
由于汞有着广泛的用途，如气压表、压力计、温度计、汞真空泵、日光灯、整流器、水银法制烧碱、汞触媒、升汞消毒剂(千分之一的氯化亚汞作外科器械消毒剂)、雷汞(雷酸汞、炸药起爆剂)、颜料(如朱砂、辰砂即硫化汞红色颜料、印泥)、农药(如西力生、赛力散)等等都要用到汞。在有色金属冶炼时也会因矿石含汞(如硫化汞)而带来严重的汞污染。问题有机合成工业中的含汞触媒(如以活性炭为载体的氯化亚汞触媒)废弃物也会给环境带来污染问题。我们所说的汞的人为污染源的污染也来自这些方面。
冯新斌说：由于汞以气体形式向周围乃至长距离的迁移，生成更大范围的污染，从而形成我们所说的大气。要有效地防止汞对人类社会的危害就必须了解它形成的原因及组份。近15年来，世界各地的科学家通过生物地球化学方法对大气汞的研究已成为当今大气汞研究领域的热点，特别是汞的来源循环演化过程研究的关键。随着科学技术进步，人们对人为源可以进行控制。与人为汞源不同，大气汞的自然来源影响因素较多，对其认识的复杂性更强，进行准确的认识需进行大量的研究工作。
接着冯新斌向记者介绍了当前大气汞自然来源研究最新进展和认识。他说：在大气汞来源的问题上，对人为汞源已经进行了比较全面的研究。全球汞生物地球化学模型显示，目前全球人为活动每年向大气排汞2000至2600吨。1995年全球人为汞源向大气的释放汞量平均值超过3560吨，而其中有色金属冶炼和燃煤向大气释放汞总量的最多。冯新斌介绍：大气汞的自然来源主要包括火山与地热活动、土壤释汞、自然水体释汞、植物表面的蒸腾作用、森林火灾等。与人为汞源不同，大气汞的自然来源具有多样性及影响因素复杂的特点，因此对自然源向大气的年排汞量的确定具有较大的难度，目前的研究还处于起步阶段，需进行大量深入的研究。最近的野外研究发现在汞矿化带区土壤的释汞常规量要高出预测值1至3数量级，甚至更高。这说明对自然汞源向大气的排汞量认识还存在很大的误差，而正确认识自然源向大气释放汞量与释汞机理是目前完善汞的全球生物地球化学认识的关键，因此大量的研究工作是非常必要的。
他介绍说：火山活动是重要的大气汞源，活火山的喷发和死火山都能向大气排放大量的汞。目前世界上意大利少法塔拉(Solfatara)火山口的大气汞浓度最高。目前还没有方法能直接测定火山向大气的排汞量。据国外有关科学家对1980年到2000的20年中火山爆发的情况进行了统计，其中68个活火山爆发排入大气的汞约为1140吨，平均每年57吨，而通过全球35个死火山去气作用进入大气的汞约752顿，平均每年37.6吨，加之未报道的火山爆发或去气作用，大约平均每年有112顿汞进入大气。冯新斌说：地热活动也能向大气排放汞，温泉通过水蒸气排汞，日本每年通过地热活动向大气释汞量约为1.37吨，约占人为活动的2% 。
冯新斌等人的研究，认为土壤释汞也是重要的大气汞源。早期对自然过程向大气的年释汞量的估算，从土壤释放1700吨；Lindqvist等估算自然过程向大气的年排放汞量为3000吨(变化范围为2000至9000吨)，其中从土壤的释放量为700吨，但最近的研究认为这仍然可能被低估了。近年来人们发现自然水体释汞也是自然汞成份增加的一个来源。自然水体在汞的生物地球化学循环演化中占有重要的地位，是毒性比无机汞更强的甲基汞产生的最重要的场所。自然水体面积约占全球总面积的70%，在作为大气汞重要的汇的同时也是大气汞重要的源。有关专家估算提出自然水体(主要是海洋)每年向大气释汞800吨，自然水体通过释放和再释放每年向大气释汞2000至2600吨。其中地中海年释汞量为66吨，这与欧洲的人为释汞量相比是相当大的。最近对海洋水体释汞通量的研究证明，光化学过程在水体释汞过程中有重要作用，大西洋水体的释汞通量远远高于前期估算的通量。自然水体向大气释汞的形态主要是气态元素汞(HgO)，在少数污染水体也向大气释放甲基汞。由于水体的面积要远远大于陆地的面积，汞的水/大气之间的交换是已成为全球汞循环的重要组成部分。据了解，冯新斌博士及其研究生的工作已完全涉及这一领域，并取得了较为显著的成效。他们认为，由于汞元素的物理特性，可通过水汽交换升腾，在随气流飘移，这种污染就可能造成远距离，跨国界传输。因此对其研究可能形成将来的重点领域。
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