元素汞 汞元素的危害与利用

“河上姹女，灵而最神，得火而飞，不见埃尘，鬼隐龙匿，莫知所存。将欲制之，黄芽为根。“ 　　“河上姹女，灵而最神，得火而飞，不见埃尘，鬼隐龙匿，莫知所存。将欲制之，黄芽为根。“ ——《周易参同契》 （世界上最早的炼丹著作之一， 东汉魏伯阳撰）

Ⅰ.汞的物理性质 汞(mercury，Hg)，又称水银，是唯一在常温下呈液态并易流动的金属。 汞的密度大（13.6克／厘米3），熔点低（-38.87℃），沸点亦仅357℃. 是自然界在常温下呈液态存在的唯一金属。因为汞即使在高温下也有相当高的原子蒸气压，故汞极易原子化。

汞是地球上含量很大，分布极广的重金属元素。地壳中的汞大部分与硫结合形成硫化物，汞的主要矿物是红色硫化物即辰砂HgS(又称朱砂)。以朱砂矿形式存在的化合物是地球上汞的主要来源。在空气中锻烧硫化汞，然后使汞蒸气冷凝便可得到汞。

Ⅲ.汞污染危害及治理 1.汞在自然界的存在形式 大气中汞的存在形式 汞在大气中存在的主要化学形式有：元素Hg~、Hg' 、甲基汞cn3一Hg 和二甲基汞(CH3)2Hg．

天然水体汞的存在形态 天然水体是由水相、固相、生物相组成的复杂体系．汞在这些相中，具有多种存在状态、在水相中，汞以Hg2、cn3Hg 、CH3Hg(OH)、cn3HgCl、c6 Hg 为主要形态；在固相中，以Hg~、Hg2 、Hg0、HgS、CH3Hg(sR)、(c rig)2S为主要形态；在生物相中，以Hg2 、cn3Hg 、cn3HgCH3为主要形态．它们将随着环境条件的变化而发生改变

2.汞进入人体的方式 a．呼吸道 金属汞主要经呼吸道进入人体，它蒸发性、弥散性及可溶性很强，一旦吸入，可迅速通过肺泡膜弥散，在几分钟内即被吸收，并经血液循环至全身，约占吸入汞量的75～85%。人吸入浓度1～3mg/m3的汞蒸气数小时即可致急性中毒。其症候为肝炎、肾炎、尿血和尿毒等。可通过尿汞化验来诊断其症状。汞化合物则以粉尘或气溶胶状态经呼吸道进入。

b．消化道 因汞化合物在水中溶解度较小, 低浓度的汞化合物进入胃肠道, 因难于被吸收,不会对人体构成危害。但有机汞(如甲基汞) 进入人体容易被吸收并输送到全身各器官, 特别是肝、肾和脑组织, 首先受害的是脑组织。1953 年日本九州水俣湾发现一种怪病就是甲基汞中毒造成的, 称水俣病。患者神经失常、痛苦万状, 甚至连镇上的猫也纷纷跳海自杀, 这种病迄今无有效疗法。另外Hg2+较Hg+更易吸收。 c．皮肤粘膜 汞或汞化合物也可通过皮肤粘膜吸收，如含汞的阴道栓剂，含汞油膏等药物的使用等。皮肤吸收量一般很少，但皮肤破损及溃烂时吸收量较多。

3.汞的毒性 （1）对蛋白质的作用

汞易与含巯基的蛋白质及酶类结合,导致体内数十种酶失活或膜功能紊乱,从而造成细胞损伤是汞毒性作用的基础 　汞易与含巯基的蛋白质及酶类结合,导致体内数十种酶失活或膜功能紊乱,从而造成细胞损伤是汞毒性作用的基础.Bapu[1 ]实验证明,汞可使机体内的Mg，Na 、K、Mn、Cu、Cr 、Ni 含量下降. 对各种必需微量金属元素在体内平衡状态的影响,会引起金属酶活性的改变及体内代谢的紊乱. 甲基汞在体内转化成无机汞的过程中,由于碳汞键(C - Hg) 的断裂产生大量自由基[2 ] ,相继造成蛋白质交联、氧化等多种类型的损伤. 汞还能选择性地影响蛋白质的生物合成.生物膜上富含巯基,汞易与之结合,改变膜结构,影响膜的通透性与流动性,汞诱导产生的自由基亦可造成膜结构损伤.人体内一些重要酶类如ATP 酶,碱性磷酸酶,细胞色素氧化酶,琥珀酸脱氢酶和乳酸脱氢酶,它们的活性中心都含有巯基,汞与其结合,可使相关酶失活.ATP 酶广泛存在于组织细胞及细胞器的膜上,它作为生物膜物质运输、能量转换及信息传递中的关键酶,对汞中毒十分敏感. 膜上ATP 酶活性指标具有甲基汞损伤阈值前(临床前和病理前) 的早期意义,这种疾病前期效应,在1/ 200 LD50组就明显低于国际公认的损害阀值,直接为临床及流行病学早期发现、早期诊断提供了科学依据.

（2）　对遗传物质的影响

Hg2 + 可以通过与氨基、羟基、磷酸基结合与碱基等核酸组分络合,破坏DNA 的结构完整性构完整性[5 ] 　Hg2 + 可以通过与氨基、羟基、磷酸基结合与碱基等核酸组分络合,破坏DNA 的结构完整性构完整性[5 ] . 甲基汞在体内代谢产生的自由基可能造成DNA 链断裂,碱基与核糖氧化,碱基缺失. 事实上,碱基在与自由基反应中自身变为自由基再与氧分子反应,是造成DNA 链断裂等继发损伤的重要途径[6 ] . 细胞内染色体DNA 受自由基损伤后,可与蛋白质发生广泛交联,交联部位通常在DNA 的胸腺嘧啶、胞嘧啶与肽链的酪氨酸和脂肪族氨基酸之间.汞具有致突变作用,可以引起染色体畸变. 大量实验证明汞具有明显的DNA 断裂作用,用单细胞凝胶电泳检测氯化汞对人外周血淋巴细胞造成的DNA 损伤,在最低剂量(5 ×10 - 7 mol/ L) 处理组即可见明显的DNA损伤[7 ] .甲基汞可对细胞产生恒定的损伤,以致在下一次有丝分裂时导致染色体分离错误. 长期接触低剂量甲基汞染色体畸变率增高,这可能与甲基汞产生恒定的损伤有关[10 ] .

4.汞对自然界的危害 汞是一种有毒的重金属元素, 在环境的各个介质中都可能含有汞, 这种由于汞在自然力作用下进入环境而造成的污染, 形成汞的天然本底。多数地区, 汞的本底浓度并不构成对人体的危害。河水中汞的浓度一般不超过0. 0001mgöl, 即不超过地面水环境质量标准类的限值。汞的环境污染多数是由于人类开发和使用汞而造成汞的释放产生的。汞能在常温常压下挥发到空气中。进入空气的汞一部分能在排放源附近的局部地区或区域范围内随降尘、降水沉降到地面和海洋,一部分随着大气环流在全球范围内流动。汞也能随着洋流而传播到世界上的其它地方。汞已被UNEP 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,它具有跨国污染的属性。目前各种人为污染源每年向大气排放汞的量为1900 吨～2200 吨,其中以煤为燃料的火力发电和焚烧垃圾每年向大气中排放的汞达1500 吨,占人类向大气排放汞的70 % ,而亚洲排放860吨,为全球最高。

中国是目前世界上用汞量最大的国家,涉及众多产业和部门,同时也是全球范围大气汞污染最为严重的区域之一,大气中汞的年均沉降值大于70μg/ m3。中国辽河、黄河汞污染严重,中国海域汞污染从1995 年到2000 年呈加重趋势,在某些近岸海水监测点,汞已成为最大的超标指标。贵州省土法炼汞地区,空气汞浓度超过居住区大气汞浓度标准(0. 3μg/ m3) 17.5～2646. 3 倍,生活饮用水超过卫生标准1～3倍,作物可食用部分汞含量超标几十到几百倍。我国含汞农药、化肥对农业生态系统产生危害,有的化肥中汞含量高达5mg/ kg。

5.汞污染的防治 从废水中去除无机汞的方法有: 硫化物沉淀法、化学聚法、活性炭吸附法、金属还原法和离子交换法等。应视其工艺不同、排放浓度大小和废水酸碱性选用相应的经济技术可行的方法。

目前处理汞的一些方法 化学沉淀法：在含有H 的废水中加入Na：s或通入H S使H 形成难溶于水的Hgs从废水中沉淀出来。此法利用了HgS的溶度积很小的特点来除去废水中的Hg。 还原法：此法是采用还原剂使H 或Hg2 还原为金属汞。将含汞化合物废水引入固定处理设备中，加入 Fe、Zn、Sn、Mn等金属还原剂之一，将其还原为单质汞而回收。还原剂被氧化后的金属离子对水质不会产生二次污染。 混凝法：向含汞废水中投加硫酸铝或铁盐和电石灰等混凝剂，产生的氢氧化铝或氢氧化铁絮凝物，吸附废水中汞离子而沉降分离。此外，还有电解法、离子交换法等，亦可采用联合处理法，如沉淀——离子交换法；离子交换——还原法等。