科學(xué)認(rèn)識(shí)熒光燈中的含汞量

前言

隨著國(guó)家高效照明產(chǎn)品推廣項(xiàng)目對(duì)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(fèi)者的認(rèn)可，但是對(duì)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(wèn)題，報(bào)道了一些數(shù)據(jù)和說(shuō)法。國(guó)家電光源質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(北京)開展熒光燈含汞量的檢測(cè)和熒光燈汞污染問(wèn)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(duì)環(huán)境和人體的危害性，還原真實(shí)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(guó)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(guò)程向大氣的排汞量可能遠(yuǎn)大于人為活動(dòng)直接向大氣的排汞量【2】。而人類每年通過(guò)采礦、燃煤、工業(yè)排放等活動(dòng)排放進(jìn)入環(huán)境的汞量估計(jì)為2000噸【3】。

不同形態(tài)的汞具有不同的特點(diǎn)，對(duì)環(huán)境的危害性和對(duì)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(jì)約含1克汞，一個(gè)臺(tái)式水銀血壓計(jì)約含50克，傳統(tǒng)補(bǔ)牙直接使用汞合金補(bǔ)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(jì)含汞量的千分之一和一個(gè)水銀血壓計(jì)含汞量的萬(wàn)分之一。因此，汞并不可怕，只要掌握了汞的特性知識(shí)，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(lái)危害。

汞對(duì)環(huán)境可能的污染

金屬汞不溶于水，對(duì)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(guó)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(guó)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(wú)機(jī)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(guó)對(duì)不同水體的最高汞含量限值要求，3mg無(wú)機(jī)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(hù)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(shuō)法是不符合實(shí)際的。

表1 不同形態(tài)汞的特點(diǎn)和危害性

汞對(duì)人體健康可能的危害

如果有超過(guò)安全水平的汞進(jìn)入人體內(nèi)，將主要分布在腎、肝、脾等處，有機(jī)汞可進(jìn)入大腦，中毒機(jī)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(guò)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(huì)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(zhǎng)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(guò)人體自身的機(jī)能排出體外。美國(guó)環(huán)保署(EPA)設(shè)定汞消耗量的安全水平最低點(diǎn)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(shuō)，對(duì)于體重50公斤的普通成年人，一周時(shí)間內(nèi)連續(xù)吸收汞不超過(guò)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(duì)于通常的15W節(jié)能燈，發(fā)光時(shí)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(shí)際熒光燈中的含汞量會(huì)較多一些。目前我國(guó)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(shí)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(guó)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(guò)2.5mg，“低汞”節(jié)能燈含汞量不能超過(guò)1.5mg，“微汞”節(jié)能燈含汞量不能超過(guò)1.0mg。在2008年由國(guó)家電光源質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(北京)完成的我國(guó)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(guó)家高效照明產(chǎn)品推廣項(xiàng)目也鼓勵(lì)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(dá)到了1.5mg以下。根據(jù)國(guó)家電光源質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(北京)長(zhǎng)期對(duì)熒光燈含汞量的檢測(cè)研究估計(jì)，目前我國(guó)節(jié)能燈平均含汞量應(yīng)在2-3mg。上文中關(guān)于汞對(duì)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(guò)呼吸道被一個(gè)體重50kg的人全部吸收，也遠(yuǎn)低于國(guó)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(guò)去的生產(chǎn)工藝使用液態(tài)汞，但是目前全國(guó)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(guò)程中的汞揮發(fā)污染，減少對(duì)人體健康的危害。由中國(guó)照明電器協(xié)會(huì)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(duì)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(cè)到的不同高度空氣中含汞量的變化情況。

按照我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBZ 2.1-2007 《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值 化學(xué)有害因素》要求，工作場(chǎng)所短時(shí)間接觸容許濃度為0.04mg/m3，時(shí)間加權(quán)平均容許濃度(長(zhǎng)期接觸)為0.02mg/m3。在本試驗(yàn)中，當(dāng)節(jié)能燈在封閉的房間內(nèi)破碎時(shí)，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(huì)迅速降到空氣本底水平(表2)。這一試驗(yàn)結(jié)果在2012年8月16日的人民日?qǐng)?bào)求證欄目中已報(bào)道【6】。多數(shù)固汞燈在未點(diǎn)燃狀態(tài)下打破燈管并不會(huì)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(duì)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(shí)通風(fēng)(建議15分鐘)，將不會(huì)對(duì)使用者造成健康影響。

熒光燈中汞對(duì)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(lái)的只有發(fā)光所需的不到0.01mg的汞蒸氣(對(duì)于固汞節(jié)能燈而言，未點(diǎn)燃狀態(tài)下的汞蒸氣量會(huì)更低)。這些氣態(tài)原子汞會(huì)在通風(fēng)條件下迅速擴(kuò)散開，能夠通過(guò)呼吸道進(jìn)入人體的量會(huì)極少。這部分極少的進(jìn)入血液后的原子汞會(huì)轉(zhuǎn)化成水溶性的二價(jià)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(zhǎng)期、大量地接觸破碎的熒光燈管，節(jié)能燈中的汞對(duì)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(huì)對(duì)周圍環(huán)境和人體健康產(chǎn)生危害。

熒光燈汞對(duì)環(huán)境可能有什么影響?

熒光燈中汞對(duì)環(huán)境的影響主要是長(zhǎng)期的、潛在的影響。通過(guò)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(duì)環(huán)境的排放汞量。根據(jù)國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局化學(xué)品登記中心的研究，2000年我國(guó)總用汞量1200噸，試劑和化工兩個(gè)行業(yè)的用汞量約為700-900噸，占70%以上【7】。而據(jù)中國(guó)照明電器協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2010年我國(guó)熒光燈行業(yè)用汞總量約為56噸。環(huán)境保護(hù)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?jī)H占我國(guó)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(guó)家有關(guān)政府部門的積極努力下，我國(guó)的熒光燈行業(yè)用汞量有望在3年后降低到10噸，這對(duì)于每年經(jīng)自然途徑排放到環(huán)境中的以千噸計(jì)的汞而言，可以說(shuō)是微乎其微的。

高效照明產(chǎn)品推廣項(xiàng)目推廣節(jié)能燈

高效照明產(chǎn)品推廣項(xiàng)目中推廣的節(jié)能燈，在壽終后并非集中報(bào)廢而是分散在全國(guó)各地。以1.5億只節(jié)能燈每只燈含汞5mg計(jì)算，分散在全國(guó)960萬(wàn)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(dòng)深度計(jì)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(xiàng)目最新推廣的節(jié)能燈中含汞量已經(jīng)降低到1.5mg，對(duì)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(gè)數(shù)量級(jí)。因此，高效照明產(chǎn)品推廣項(xiàng)目推廣的節(jié)能燈不會(huì)對(duì)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?jī)H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(duì)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(yǔ)

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(guó)政府部門的大力推動(dòng)下，為我國(guó)近幾年的節(jié)能減排事業(yè)做出了巨大的貢獻(xiàn)。隨著人們對(duì)于熒光燈中汞對(duì)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(shí)節(jié)能燈中含有的微量汞，從而正確地評(píng)價(jià)和對(duì)待含汞熒光燈。