科學(xué)認識熒光燈中的含汞量

前言

隨著(zhù)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，高效節能的節能燈得到了廣大消費者的認可，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(wèn)題，報道了一些數據和說(shuō)法。國家電光源質(zhì)量監督檢驗中心(北京)開(kāi)展熒光燈含汞量的檢測和熒光燈汞污染問(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(zhù)。根據中國地質(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】。已有證據顯示,地表自然過(guò)程向大氣的排汞量可能遠大于人為活動(dòng)直接向大氣的排汞量【2】。而人類(lèi)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)境的汞量估計為2000噸【3】。

不同形態(tài)的汞具有不同的特點(diǎn)，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，人們容易接觸到的含汞產(chǎn)品主要有：一只水銀溫度計約含1克汞，一個(gè)臺式水銀血壓計約含50克，傳統補牙直接使用汞合金補牙……等等。一只節能燈含汞量約1-5毫克，僅僅是一只溫度計含汞量的千分之一和一個(gè)水銀血壓計含汞量的萬(wàn)分之一。因此，汞并不可怕，只要掌握了汞的特性知識，合理應用，正確處理，就可以避免為環(huán)境和人類(lèi)生活帶來(lái)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。根據我國廣東省地方標準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(國家標準GB 16297-1996《大氣污染物綜合排放標準》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。根據我國對不同水體的最高汞含量限值要求，3mg無(wú)機汞離子可能污染的水體為0.06噸排放污水(GB 8978-1996 《污水綜合排放標準 》)、或3噸飲用水(CJ 94-2005 《飲用凈水水質(zhì)標準 》、GB 5749-2006 《生活飲用水衛生標準 》)、或30噸地表水(GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》)、或60噸自然保護區水(GB/T 14848-93 《地下水質(zhì)量標準》)。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，將主要分布在腎、肝、脾等處，有機汞可進(jìn)入大腦，中毒機理是由于汞離子可與蛋白質(zhì)結合從而使蛋白質(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。根據日本東北大學(xué)2012年最新的研究結果【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(cháng)期接觸不斷吸收累積，人體內吸收的安全水平內的微量汞完全可以通過(guò)人體自身的機能排出體外。美國環(huán)保署(EPA)設定汞消耗量的安全水平最低點(diǎn)為0.7mg汞/kg體重/周，世界衛生組織(WHO)則建議3.3mg汞/kg體重/周。也就是說(shuō)，對于體重50公斤的普通成年人，一周時(shí)間內連續吸收汞不超過(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(xiàn)激發(fā)熒光粉發(fā)光，因此必須在燈管內注入少量的金屬汞。

一只節能燈到底含有多少汞量?

根據燈管體積的不同，對于通常的15W節能燈，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。目前我國現行有效的熒光燈含汞量限值標準是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》，其中規定三基色節能燈含汞量最高值為5mg。在2011年最新完成修訂的節能燈國家標準(GBT 17263 《普通照明用自鎮流熒光燈 性能要求》)中，30W以下節能燈含汞量不能超過(guò)2.5mg，“低汞”節能燈含汞量不能超過(guò)1.5mg，“微汞”節能燈含汞量不能超過(guò)1.0mg。在2008年由國家電光源質(zhì)量監督檢驗中心(北京)完成的我國首次節能燈含汞量普查中，62%的節能燈含汞量不高于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年的推廣節能燈產(chǎn)品含汞量已經(jīng)達到了1.5mg以下。根據國家電光源質(zhì)量監督檢驗中心(北京)長(cháng)期對熒光燈含汞量的檢測研究估計，目前我國節能燈平均含汞量應在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，也遠低于國際上最嚴格的安全水平限值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，但是目前全國已經(jīng)有大約80-90%節能燈和大約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，減少對人體健康的危害。由中國照明電器協(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(kāi)始征求意見(jiàn)。

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能燈和固汞節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。

按照我國國家標準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)間加權平均容許濃度(長(cháng)期接觸)為0.02mg/m3。在本試驗中，當節能燈在封閉的房間內破碎時(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(kāi)門(mén)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)。這一試驗結果在2012年8月16日的人民日報求證欄目中已報道【6】。多數固汞燈在未點(diǎn)燃狀態(tài)下打破燈管并不會(huì )出現汞蒸氣濃度超標的情況。

表2 節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(jiàn)，熒光燈中含有的微量汞在燈管打破后對周?chē)h(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?

由節能燈管的體積和金屬汞的固有特性決定了，在節能燈管破碎的瞬間，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(對于固汞節能燈而言，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)條件下迅速擴散開(kāi)，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(cháng)期、大量地接觸破碎的熒光燈管，節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能燈，只要處理方法合適，并不會(huì )對周?chē)h(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(cháng)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)的用汞量和對環(huán)境的排放汞量。根據國家環(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(gè)行業(yè)的用汞量約為700-900噸，占70%以上【7】。而據中國照明電器協(xié)會(huì )統計，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)品處負責人曾經(jīng)介紹，節能燈生產(chǎn)用汞量?jì)H占我國總用汞量的2%左右【6】。隨著(zhù)低汞和微汞熒光燈的技術(shù)成熟，在國家有關(guān)政府部門(mén)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(shuō)是微乎其微的。

高效照明產(chǎn)品推廣項目推廣節能燈

高效照明產(chǎn)品推廣項目中推廣的節能燈，在壽終后并非集中報廢而是分散在全國各地。以1.5億只節能燈每只燈含汞5mg計算，分散在全國960萬(wàn)平方公里的陸地面積上，相當于平均每平米0.78mg汞，按照平均土壤密度2.65g/cm3，1m人類(lèi)活動(dòng)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能燈中含汞量已經(jīng)降低到1.5mg，對應得到3年后排放到土壤中的平均汞濃度將顯著(zhù)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)數量級。因此，高效照明產(chǎn)品推廣項目推廣的節能燈不會(huì )對環(huán)境和人們的身體健康產(chǎn)生任何不良影響。如果這部分節能燈全部回收，最后收回的汞量?jì)H有0.225- 0.75噸，而按目前的節能燈回收成本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(kāi)展更深入的研究。

結束語(yǔ)

節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(mén)的大力推動(dòng)下，為我國近幾年的節能減排事業(yè)做出了巨大的貢獻。隨著(zhù)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)地去認識節能燈中含有的微量汞，從而正確地評價(jià)和對待含汞熒光燈。