环境中汞的迁移转化及其生物毒性效应

苗亚琼，熊 丹，林 清,2

(1.广西师范学院 地理科学与规划学院， 广西 南宁 530001；2.广西师范学院 北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室，广西 南宁 530001)



环境中汞的迁移转化及其生物毒性效应

苗亚琼1，熊 丹1，林 清1,2

(1.广西师范学院 地理科学与规划学院， 广西 南宁 530001；2.广西师范学院 北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室，广西 南宁 530001)

摘要：指出了随着工业的快速发展，人们对汞资源不合理的开发和利用导致汞对大气、水体、土壤的严重污染，直接或间接地危害到生物体的健康，进而威胁人类的生存与发展。介绍了汞的理化性质，汞污染的来源，汞在环境中的迁移转化，汞污染对生物体造成的危害，提出了汞污染的应对措施。

关键词：汞；迁移转化；环境污染；生物毒性效应

1引言

汞在自然界中分布极广，几乎所有的矿物中都含有汞。由于其分布范围较广，对环境和人体造成的危害大，并且具有极强的迁移性，因此汞污染的防治是世界污染物防治的重要课题。汞被联合国环境规划署列为全球性污染物，是除了温室气体外唯一一种对全球范围产生影响的化学物质，具有跨国污染的属性，已成为全球广泛关注的环境污染物之一[1]。基于此，对于汞的理化性质，汞污染的来源，汞在环境中的迁移转化以及汞污染对生物体造成的毒害性这几个方面进行了解很有必要。

2汞元素的理化性质

汞是比较稳定的重金属元素，能够以游离态存在于自然界中，是在室温下唯一的液体金属。汞易与金、银、钠和钾等几乎所有的普通金属形成合金，称为汞齐[2]。汞的熔点低，为-38.8 ℃。汞在融化时，即开始有蒸发，故在0 ℃时就有一定的汞蒸汽，温度越高，汞蒸汽释放的越多，因此具有较大的挥发性，汞蒸汽无色无味但是有很大的毒性。汞的沸点高，为365.58 ℃。汞是一种可以在生物体内积累的有毒重金属元素，无机汞和有机汞均能够在生物体内积累，通过生物体内积累和食物链能大大提高汞的危害性[2]。汞在自然界中以金属汞、无机汞和有机汞的形式存在。无机汞主要以游离态Hg2+和Hg+形式为主，有机汞包括甲基汞、二甲汞、苯基汞和甲氧基乙基汞等。

3汞污染的主要来源

工业革命以来，随着工业的飞速发展，以及人们对矿产资源的大量开采和利用，一些重金属元素在不同的领域都得到了广泛的应用。汞在工业、医药、农业和日常生活中应用十分广泛，从而使大量汞由于人类活动而进入环境，随着大气和洋流运动，汞污染遍及全球[3]。

3.1土壤汞污染的来源

土壤中汞的来源是多方面的，主要的污染来自工业污染、农业污染及某些自然因素。如图1所示。

图1　土壤汞污染来源

3.2大气汞污染的来源

大气汞污染的来源包括自然来源和人类活动，如图2所示。自然源是大气重要来源，研究指出，全球汞矿化带等土壤汞相对富集区域的汞释放是非常重要的大气汞释放源。而我国西南及东南地区则正好分布在环太平洋汞矿化带上。[4]其中有色金属矿石含有少量的汞，但不易回收，因此在提炼矿石回收其他金属时，生成的含有汞元素的气体随之排放到大气中，使空气中的汞含量增加，造成大气污染。我国又是一个燃煤大国，燃煤过程中所释放的汞使大气中汞浓度大大增加。此外，燃烧矿物燃料也是大气中汞污染的重要来源。

水体中汞的来源主要是化工生产中汞的排放，其中又以氯碱工业、汞化合物的合成与使用造成的水体汞污染最为严重。

4汞在环境中的迁移转化

4.1汞在水中的迁移转化

由于汞在自然水体中具有极强的迁移性，汞会随着水体的流动被带到其他的区域，造成污染。汞在水体中的迁移转化，具体表现在以下几点。

4.1.1汞的气态迁移

汞在水体中的气态迁移涉及到汞的气化作用、还原作用以及二甲基化作用。此时汞转变为挥发态汞(Hg0、(CH3)2Hg等)而进入大气中[5]。

当天然水体中含氧量减少时，水体氧化还原电位降低，因而汞易被水中有机质、微生物或其他还原剂还原为Hg，即以汞的气态由水体散逸到大气中。当天然水体中含汞量稍高，pH≥7时，水中汞可在厌氧微生物的作用下生成(CH3)2Hg。由于(CH3)2Hg在水中溶解度很小，所以很容易散逸到大气中。

4.1.2汞的水迁移

由于水体中的悬浮物和底质对汞有强烈的吸附作用，水中悬浮物则能大量摄取溶解性汞，从而束缚了汞的自由活动能力，当地质因素或环境化学因素改变而导致悬浮物沉降时，则汞也随之沉降，这时水中汞迁移到沉积物中。同时，底质沉积物中的化学物质也同样吸附水中Hg2+，若Hg2+被沉积物吸附固定，水中汞也向沉积物中转移。汞在自然水体中的循环如图3所示。

图3　汞在自然水体中的循环

4.1.3汞的生物迁移

水体中汞的生物迁移主要是指无机汞向甲基汞的转变，由于甲基汞具有较强的毒性，受其亲脂性能影响，水体中的微生物会吸收甲基汞，微生物又是水产品的主要食物，受到污染的微生物被水中鱼类吞食后，鱼类会受到汞污染，人食用了汞污染的鱼肉，也会造成人体汞污染，这种连锁反应通过食物链的积累和转化直接威胁到人类的健康与安全。因此，汞的生物迁移过程，实际上主要是甲基汞的迁移与累积过程，这与无机汞在气、水中迁移完全不同，它是一种危害人体健康与威胁人类安全的生物地球化学流迁移。水体中汞的生物迁移如图4所示。

图4　水体中汞的生物迁移

4.2汞在土壤中的迁移转化

土壤对汞的吸收能力很强，这是因为土壤疏松的空间给汞物质的沉淀提供了环境，另外黏土中的矿物质也对汞具有一定的吸附作用，因此，进入土壤的汞容易累积和扩散从而污染周边环境并不易清除。

土壤中一价汞与二价汞离子之间可以发生化学转化，从而转化为金属汞，由于汞的挥发性而向大气中迁移。

土壤中的汞化合物还可以转化成甲基汞。土壤中的甲基汞通过吸收转移而进入各种农作物、肉类和蛋类中并积累，食用后进入人体造成危害。土壤中的有机汞也可自行挥发，致使汞由土壤向大气迁移。

5汞的生物效应

5.1汞对动植物的生物效应

动物实验表明，狗吸入浓度为15～20 mg/m3的汞蒸汽，每日8 h，1～3 d内出现急性中毒，表现为呕吐、腹泻、四肢无力等。兔吸入29 mg/m3的汞蒸汽1 h，于显微镜下可见脑、肾、心、肺的轻微损伤；吸入汞蒸汽超过4 h，则可出现严重的病变，引起急性中毒。有机汞对动物的毒性一般比无机汞大。给大鼠饲以40×10-6的氯化甲基汞，7 d后出现中毒症状，30 d内100 %死亡。

汞作为一种有毒性金属元素，对植物的危害主要表现在对植物造成的中毒性反应，其外在表现为，受汞污染或者慢性中毒的植物，其叶子、花瓣、茎秆呈现棕色或者黑色，受污染严重的植物还会出现植株萎缩，叶片花瓣脱落死亡的现象。以蚕豆为例，当蚕豆被汞污染时，在污染较为轻微的时候，叶子会出现黑色的圆形斑点，随着污染的加剧，叶面完全变黑最终脱落，而且茎秆也会随之枯萎。

5.2汞对人体的生物效应

人体吸收汞及其化合物主要有三种途径：一是食用了受汞等重金属污染的食物，食物经肠道壁吸收后导致汞污染；二是皮肤接触汞或者含有汞的化学物质，经皮肤渗透或者通过人体伤口浸入，血液中含有了汞的成分对人体造成污染；第三是含有汞的蒸汽或者粉尘经呼吸道进入人体造成的污染。汞进入人体后，可引起神经系统、肝、肾、肺等部位发生病变，而且还可以通过母婴传播方式影响下一代，可致畸形或痴呆等严重疾病[6]。

人体一旦受到汞的污染，就会通过人体的消化、呼吸、血液循环三种方式侵入人体的肝脏、脾肾等器官，导致人体出现慢性中毒的症状。由于汞在人体内排泄不畅，最先损坏的就是人的肾脏，引发肾功能的紊乱，肾脏的坏死等，同时汞对人体消化系统的杀伤力也很大，汞含量超标就会导致人体中毒死亡。

化妆品是女性比较热宠的消费产品，然而化妆品中的重金属元素应该引起广大爱美女性的注意。以汞为例，含有汞物质的化妆品长期和人体接触，轻者导致皮肤肿痛、发红，重者导致汞物质侵入人体血液，直接导致身体诸多不适，例如乏力、消化不良，而且对人的骨骼牙齿产生重要影响，如牙疼、掉牙，骨质疏等，最严重的时候还能使神经紊乱，肾脏损伤从而导致死亡。

汞一旦引发人体中毒反应，主要表现的症状是四肢乏力，情绪易怒，抽筋酸痛，视力减退，味觉消退，消化吸收功能紊乱等症状。

6汞污染的防治

汞污染的防治重点是整治工业排放，从节能减排理念的要求出发，通过改善工艺操作流程和优化产业结构升级，提高资源的利用效率，减少汞制剂的使用和排放，重点是加强环境监测和治理，形成预防、监控、回收利用治理体系，减少工业生产中汞的污染。

6.1环境中汞污染的防治

排入环境中的汞，大部分沉积于江河湖海的底部，所以在沉积物中含有较高的浓度，成为环境二次汞污染源。对于这类汞污染，可以采用疏浚法、覆盖法以及将汞转化为难溶化合物等方法来进行处理。对于含汞废水的处理可以采用化学沉淀法、活性炭吸附法、汞齐提取法等处理。但必须指出，不管采用何种方法去除汞，都只能改变其存在形态和转移其存在位置，而其固有毒性并未消除，因此在对汞进行处理时还要与汞的回收利用相结合。

6.2工业造成的汞污染的防治

工业应用中汞的污染治理，必须采取事前、事中、事后全程监控，从根源上减少汞的污染。首先，对使用汞作为原料生产的产品，必须制定行业用汞标准，严格控制汞的用量，加大科技投入，寻求替代产品；其次，在产品生产过程中，国家环保部门应做好汞污染监督工作，发现超量使用、排放的企业，应立即要求停产整改；最后，提高汞资源的循环利用，对汞污染的废物应进行安全处理，防止汞的二次污染。

6.3政府应加大对化妆品生产、销售的管理力度

近年来，针对一些化妆品汞含量严重超标的状况，政府等有关部门应采取积极有效的措施，对化妆品生产、销售企业进行专项整治工作，采取对化妆品生产企业进行普查和专项监督抽查等措施，重点组织开展化妆品执法检查。

参考文献：

[1]胡月红.国内外汞污染分布状况研究综述[J].环境保护科学,2008,34(1):38～41.

[2]孙淑兰. 汞的来源、特性、用途及对环境的污染和对人类健康的危害[J].上海计量测试,2006,5(195):6～9.

[3]苗利军. 汞污染对人体的危害[J]. 农业工程,2013,3(3):83～84.

[4]冯新斌,仇广乐,付学吾，等. 环境汞污染[J].化学进展，2009,21(23):436～457.

[5]邓小红. 环境中汞的形态[J]. 渝西学院学报：自然科学版,2003,2(3):42～45.

[6]黎海妮,黄锁义. 汞的污染及其对动植物和人的危害[J].世界元素医学院,2007,14(3)：19～22.

收稿日期：2016-04-15

作者简介：苗亚琼(1989—)，女，广西师范学院地理科学与规划学院硕士研究生。

中图分类号：X50

文献标识码：A

文章编号：1674-9944(2016)12-0059-03

Migration and Transformation of Mercury in the Environment and Its Biological Toxicity Effect

Miao Yaqiong1, Xiong Dan1, Lin Qing1,2

(1.SchoolofGeographyandPlanning,GuangxiNormalCollege,Nanning530001，China; 2.KeyLabofEducationMinistry,EnvironmentalEvolutionandResourceUtilizationinBeibuGulf,Nanning530001,China)

Abstract:Mercury is one of the heavy metal pollutants of serious biological toxicity. Heavy metals can not be decomposed by microorganisms, which accounts for their accumulation in organisms once absorbed. Then they will enter human bodies through the food chain so as to endanger human health. With the rapid development of industry, many people explore and utilize mercury resources in an irrational way, thus resulting in serious pollution to atmosphere, water and soil, which directly or indirectly does harm to organisms’ health and threatens the survival and development of the mankind. This paper described the physical and chemical properties of mercury, sources of mercury pollution, mercury’s migration and transformation in the environment, the harm of mercury pollution to organisms and the countermeasures to deal with mercury pollution.

Key words:mercury; migration and transformation; environmental pollution; biologicaltoxic effects