科學(xué)認(rèn)識熒光燈中的含汞量

前言

隨著國家高效照明產(chǎn)品推廣項目對于高效照明產(chǎn)品的推廣，高效節(jié)能的節(jié)能燈得到了廣大消費者的認(rèn)可，但是對于熒光燈含汞到底有怎樣的危害性卻并不了解。很多媒體也非常關(guān)注熒光燈的汞污染問題，報道了一些數(shù)據(jù)和說法。國家電光源質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(北京)開展熒光燈含汞量的檢測和熒光燈汞污染問題研究近六年，將從科學(xué)的角度，為大家分析熒光燈中汞對環(huán)境和人體的危害性，還原真實的含汞熒光燈。

汞

汞是一種重金屬，在自然界中以不同的形態(tài)廣泛地存在著。根據(jù)中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所遲清華2004年的研究，在各種地殼、巖石和土壤中的汞濃度范圍在6.9 ng/g到60 ng/g之間【1】。已有證據(jù)顯示,地表自然過程向大氣的排汞量可能遠大于人為活動直接向大氣的排汞量【2】。而人類每年通過采礦、燃煤、工業(yè)排放等活動排放進入環(huán)境的汞量估計為2000噸【3】。

不同形態(tài)的汞具有不同的特點，對環(huán)境的危害性和對人體的毒害性也不同。

生活中的含汞產(chǎn)品

日常生活中，人們?nèi)菀捉佑|到的含汞產(chǎn)品主要有：一只水銀溫度計約含1克汞，一個臺式水銀血壓計約含50克，傳統(tǒng)補牙直接使用汞合金補牙……等等。一只節(jié)能燈含汞量約1-5毫克，僅僅是一只溫度計含汞量的千分之一和一個水銀血壓計含汞量的萬分之一。因此，汞并不可怕，只要掌握了汞的特性知識，合理應(yīng)用，正確處理，就可以避免為環(huán)境和人類生活帶來危害。

汞對環(huán)境可能的污染

金屬汞不溶于水，對環(huán)境的影響主要在于揮發(fā)性汞蒸氣污染空氣。根據(jù)我國廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)DB44 27-2001《大氣污染物排放限值》中要求的最高允許排放汞濃度0.010 mg/m3(國家標(biāo)準(zhǔn)GB 16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中要求的最高允許排放汞濃度為0.015 mg/m3)，3mg金屬汞如果全部揮發(fā)，可污染的空氣體積為300 m3，即3米高房間面積100平米。由于固態(tài)汞在常溫常壓下的飽和蒸汽壓較小，揮發(fā)性和可能污染的空氣體積僅為液態(tài)汞的1/5到1/10。

無機汞化合物不具有揮發(fā)性，但具有水溶性，主要污染土壤和水。根據(jù)我國對不同水體的最高汞含量限值要求，3mg無機汞離子可能污染的水體為0.06噸排放污水(GB 8978-1996 《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) 》)、或3噸飲用水(CJ 94-2005 《飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 》、GB 5749-2006 《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 》)、或30噸地表水(GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》)、或60噸自然保護區(qū)水(GB/T 14848-93 《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》)。目前到處流傳的關(guān)于0.5mg汞污染180噸水的說法是不符合實際的。

表1 不同形態(tài)汞的特點和危害性

汞對人體健康可能的危害

如果有超過安全水平的汞進入人體內(nèi)，將主要分布在腎、肝、脾等處，有機汞可進入大腦，中毒機理是由于汞離子可與蛋白質(zhì)結(jié)合從而使蛋白質(zhì)變質(zhì)，主要通過腎臟排出。金屬汞在消化道內(nèi)的吸收甚微，低于0.01%，一般單次口服金屬汞不會引起中毒。根據(jù)日本東北大學(xué)2012年最新的研究結(jié)果【5】，汞在血液中的半衰期為57 ± 18 天，在頭發(fā)中的半衰期為64 ± 22 天。因此，只要不是長期接觸不斷吸收累積，人體內(nèi)吸收的安全水平內(nèi)的微量汞完全可以通過人體自身的機能排出體外。美國環(huán)保署(EPA)設(shè)定汞消耗量的安全水平最低點為0.7mg汞/kg體重/周，世界衛(wèi)生組織(WHO)則建議3.3mg汞/kg體重/周。也就是說，對于體重50公斤的普通成年人，一周時間內(nèi)連續(xù)吸收汞不超過35-165mg即是安全的。

熒光燈中的汞

熒光燈依靠汞蒸氣發(fā)射的紫外線激發(fā)熒光粉發(fā)光，因此必須在燈管內(nèi)注入少量的金屬汞。

一只節(jié)能燈到底含有多少汞量?

根據(jù)燈管體積的不同，對于通常的15W節(jié)能燈，發(fā)光時在燈管中所需要的汞蒸氣僅為0.01mg。由于熒光燈使用壽命的需要，實際熒光燈中的含汞量會較多一些。目前我國現(xiàn)行有效的熒光燈含汞量限值標(biāo)準(zhǔn)是2008年發(fā)布實施的QBT2940-2008《照明電器產(chǎn)品中有毒有害物質(zhì)的限量要求》，其中規(guī)定三基色節(jié)能燈含汞量最高值為5mg。在2011年最新完成修訂的節(jié)能燈國家標(biāo)準(zhǔn)(GBT 17263 《普通照明用自鎮(zhèn)流熒光燈 性能要求》)中，30W以下節(jié)能燈含汞量不能超過2.5mg，“低汞”節(jié)能燈含汞量不能超過1.5mg，“微汞”節(jié)能燈含汞量不能超過1.0mg。在2008年由國家電光源質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(北京)完成的我國首次節(jié)能燈含汞量普查中，62%的節(jié)能燈含汞量不高于5mg。之后，國家高效照明產(chǎn)品推廣項目也鼓勵使用低汞熒光燈，2012年的推廣節(jié)能燈產(chǎn)品含汞量已經(jīng)達到了1.5mg以下。根據(jù)國家電光源質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(北京)長期對熒光燈含汞量的檢測研究估計，目前我國節(jié)能燈平均含汞量應(yīng)在2-3mg。上文中關(guān)于汞對環(huán)境影響的分析就是基于該含汞量水平。假設(shè)一只意外破碎的熒光燈中的3mg汞原子全部揮發(fā)成汞蒸氣，且經(jīng)過呼吸道被一個體重50kg的人全部吸收，也遠低于國際上最嚴(yán)格的安全水平限值35mg/周。

熒光燈用固汞，淘汰液汞熒光燈

熒光燈中使用的汞為原子態(tài)汞。過去的生產(chǎn)工藝使用液態(tài)汞，但是目前全國已經(jīng)有大約80-90%節(jié)能燈和大約60-70%的直管熒光燈使用固態(tài)汞。熒光燈用固汞，是汞與其它金屬形成的均勻混合物或合金，使汞在常溫下以固體的形態(tài)存在，可以有效地減少熒光燈在生產(chǎn)、使用和回收過程中的汞揮發(fā)污染，減少對人體健康的危害。由中國照明電器協(xié)會起草的照明行業(yè)《停止在熒光燈生產(chǎn)中使用液態(tài)汞的自律公約》也已經(jīng)于2012年9月開始征求意見。

熒光燈管破碎后到底有多少汞揮發(fā)?

固汞的推廣和使用，使熒光燈管破碎后對環(huán)境產(chǎn)生的影響大大降低。以下是兩只典型的液汞節(jié)能燈和固汞節(jié)能燈在燈管破碎后檢測到的不同高度空氣中含汞量的變化情況。

按照我國國家標(biāo)準(zhǔn)GBZ 2.1-2007 《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值 化學(xué)有害因素》要求，工作場所短時間接觸容許濃度為0.04mg/m3，時間加權(quán)平均容許濃度(長期接觸)為0.02mg/m3。在本試驗中，當(dāng)節(jié)能燈在封閉的房間內(nèi)破碎時，5分鐘以后地面附近汞濃度即全部低于0.04mg/m3，10分鐘后低于0.02mg/m3(圖1)。并且，打開門窗通風(fēng)后，空氣中汞蒸氣濃度會迅速降到空氣本底水平(表2)。這一試驗結(jié)果在2012年8月16日的人民日報求證欄目中已報道【6】。多數(shù)固汞燈在未點燃狀態(tài)下打破燈管并不會出現(xiàn)汞蒸氣濃度超標(biāo)的情況。

表2 節(jié)能燈樣品汞蒸氣濃度通風(fēng)前后變化(單位：微克每立方米)

可見，熒光燈中含有的微量汞在燈管打破后對周圍環(huán)境的影響是非常有限的。只要注意正確處理燈管碎片(建議用沾水的紙巾收集燈管碎片，連紙巾一起放入密封塑料袋中)，及時通風(fēng)(建議15分鐘)，將不會對使用者造成健康影響。

熒光燈中汞對人體的危害性到底有多大?

由節(jié)能燈管的體積和金屬汞的固有特性決定了，在節(jié)能燈管破碎的瞬間，能夠立即揮發(fā)出來的只有發(fā)光所需的不到0.01mg的汞蒸氣(對于固汞節(jié)能燈而言，未點燃狀態(tài)下的汞蒸氣量會更低)。這些氣態(tài)原子汞會在通風(fēng)條件下迅速擴散開，能夠通過呼吸道進入人體的量會極少。這部分極少的進入血液后的原子汞會轉(zhuǎn)化成水溶性的二價汞離子(Hg2+)，并逐步經(jīng)尿液排出，約60天濃度降低一半，逐漸至完全排出。

因此，只要不是長期、大量地接觸破碎的熒光燈管，節(jié)能燈中的汞對人體的影響幾乎可以忽略。家庭中偶爾破碎一只節(jié)能燈，只要處理方法合適，并不會對周圍環(huán)境和人體健康產(chǎn)生危害。

熒光燈汞對環(huán)境可能有什么影響?

熒光燈中汞對環(huán)境的影響主要是長期的、潛在的影響。通過淘汰使用液態(tài)汞工藝、減少單只燈含汞量，最終可以減少熒光燈行業(yè)的用汞量和對環(huán)境的排放汞量。根據(jù)國家環(huán)境保護總局化學(xué)品登記中心的研究，2000年我國總用汞量1200噸，試劑和化工兩個行業(yè)的用汞量約為700-900噸，占70%以上【7】。而據(jù)中國照明電器協(xié)會統(tǒng)計，2010年我國熒光燈行業(yè)用汞總量約為56噸。環(huán)境保護部污染防治司化學(xué)品處負(fù)責(zé)人曾經(jīng)介紹，節(jié)能燈生產(chǎn)用汞量僅占我國總用汞量的2%左右【6】。隨著低汞和微汞熒光燈的技術(shù)成熟，在國家有關(guān)政府部門的積極努力下，我國的熒光燈行業(yè)用汞量有望在3年后降低到10噸，這對于每年經(jīng)自然途徑排放到環(huán)境中的以千噸計的汞而言，可以說是微乎其微的。

高效照明產(chǎn)品推廣項目推廣節(jié)能燈

高效照明產(chǎn)品推廣項目中推廣的節(jié)能燈，在壽終后并非集中報廢而是分散在全國各地。以1.5億只節(jié)能燈每只燈含汞5mg計算，分散在全國960萬平方公里的陸地面積上，相當(dāng)于平均每平米0.78mg汞，按照平均土壤密度2.65g/cm3，1m人類活動深度計算，得到的平均汞濃度為0.29ng/g，是土壤中平均汞本底濃度60 ng/g【1】的0.5%。并且，高效照明產(chǎn)品推廣項目最新推廣的節(jié)能燈中含汞量已經(jīng)降低到1.5mg，對應(yīng)得到3年后排放到土壤中的平均汞濃度將顯著降低到0.09ng/g，比深層地殼中的平均汞濃度6.9 ng/g【1】還低兩個數(shù)量級。因此，高效照明產(chǎn)品推廣項目推廣的節(jié)能燈不會對環(huán)境和人們的身體健康產(chǎn)生任何不良影響。如果這部分節(jié)能燈全部回收，最后收回的汞量僅有0.225- 0.75噸，而按目前的節(jié)能燈回收成本1.2元/只，期間需要投入的資金將是1.8億元。如此痕量的汞排放和環(huán)境影響，對照如此巨額的回收資金投入和其他人力物力投入，是否值得，還需要開展更深入的研究。

結(jié)束語

節(jié)能燈作為高效照明產(chǎn)品，在全世界淘汰白熾燈、推廣高效照明產(chǎn)品的背景下，在我國政府部門的大力推動下，為我國近幾年的節(jié)能減排事業(yè)做出了巨大的貢獻。隨著人們對于熒光燈中汞對環(huán)境影響研究的不斷深入，去偽存真，必將全面地、科學(xué)地去認(rèn)識節(jié)能燈中含有的微量汞，從而正確地評價和對待含汞熒光燈。