科学认识荧光灯中的含汞量 消费者, 荧光, 中心

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前言
随着国家高效照明产品推广项目对于高效照明产品的推广，高效节能的节能灯得到了广大消费者的认可，但是对于荧光灯含汞到底有怎样的危害性却并不了解。很多媒体也非常关注荧光灯的汞污染问题，报道了一些数据和说法。国家电光源质量监督检验中心(北京)开展荧光灯含汞量的检测和荧光灯汞污染问题研究近六年，将从科学的角度，为大家分析荧光灯中汞对环境和人体的危害性，还原真实的含汞荧光灯。
汞
汞是一种重金属，在自然界中以不同的形态广泛地存在着。根据中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所迟清华2004年的研究，在各种地壳、岩石和土壤中的汞浓度范围在6.9 ng/g到60 ng/g之间【1】。已有证据显示,地表自然过程向大气的排汞量可能远大于人为活动直接向大气的排汞量【2】。而人类每年通过采矿、燃煤、工业排放等活动排放进入环境的汞量估计为2000吨【3】。
不同形态的汞具有不同的特点，对环境的危害性和对人体的毒害性也不同。
生活中的含汞产品
日常生活中，人们容易接触到的含汞产品主要有：一只水银温度计约含1克汞，一个台式水银血压计约含50克，传统补牙直接使用汞合金补牙……等等。一只节能灯含汞量约1-5毫克，仅仅是一只温度计含汞量的千分之一和一个水银血压计含汞量的万分之一。因此，汞并不可怕，只要掌握了汞的特性知识，合理应用，正确处理，就可以避免为环境和人类生活带来危害。
汞对环境可能的污染
金属汞不溶于水，对环境的影响主要在于挥发性汞蒸气污染空气。根据我国广东省地方标准DB44 27-2001《大气污染物排放限值》中要求的最高允许排放汞浓度0.010 mg/m3(国家标准GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》中要求的最高允许排放汞浓度为0.015 mg/m3)，3mg金属汞如果全部挥发，可污染的空气体积为300 m3，即3米高房间面积100平米。由于固态汞在常温常压下的饱和蒸汽压较小，挥发性和可能污染的空气体积仅为液态汞的1/5到1/10。
无机汞化合物不具有挥发性，但具有水溶性，主要污染土壤和水。根据我国对不同水体的最高汞含量限值要求，3mg无机汞离子可能污染的水体为0.06吨排放污水(GB 8978-1996 《污水综合排放标准 》)、或3吨饮用水(CJ 94-2005 《饮用净水水质标准 》、GB 5749-2006 《生活饮用水卫生标准 》)、或30吨地表水(GB 3838-2002《地表水环境质量标准》)、或60吨自然保护区水(GB/T 14848-93 《地下水质量标准》)。目前到处流传的关于0.5mg汞污染180吨水的说法是不符合实际的。
表1 不同形态汞的特点和危害性


汞对人体健康可能的危害
如果有超过安全水平的汞进入人体内，将主要分布在肾、肝、脾等处，有机汞可进入大脑，中毒机理是由于汞离子可与蛋白质结合从而使蛋白质变质，主要通过肾脏排出。金属汞在消化道内的吸收甚微，低于0.01%，一般单次口服金属汞不会引起中毒。根据日本东北大学2012年最新的研究结果【5】，汞在血液中的半衰期为57 ± 18 天，在头发中的半衰期为64 ± 22 天。因此，只要不是长期接触不断吸收累积，人体内吸收的安全水平内的微量汞完全可以通过人体自身的机能排出体外。美国环保署(EPA)设定汞消耗量的安全水平最低点为0.7mg汞/kg体重/周，世界卫生组织(WHO)则建议3.3mg汞/kg体重/周。也就是说，对于体重50公斤的普通成年人，一周时间内连续吸收汞不超过35-165mg即是安全的。
荧光灯中的汞
荧光灯依靠汞蒸气发射的紫外线激发荧光粉发光，因此必须在灯管内注入少量的金属汞。
一只节能灯到底含有多少汞量?
根据灯管体积的不同，对于通常的15W节能灯，发光时在灯管中所需要的汞蒸气仅为0.01mg。由于荧光灯使用寿命的需要，实际荧光灯中的含汞量会较多一些。目前我国现行有效的荧光灯含汞量限值标准是2008年发布实施的QBT2940-2008《照明电器产品中有毒有害物质的限量要求》，其中规定三基色节能灯含汞量最高值为5mg。在2011年最新完成修订的节能灯国家标准(GBT 17263 《普通照明用自镇流荧光灯 性能要求》)中，30W以下节能灯含汞量不能超过2.5mg，“低汞”节能灯含汞量不能超过1.5mg，“微汞”节能灯含汞量不能超过1.0mg。在2008年由国家电光源质量监督检验中心(北京)完成的我国首次节能灯含汞量普查中，62%的节能灯含汞量不高于5mg。之后，国家高效照明产品推广项目也鼓励使用低汞荧光灯，2012年的推广节能灯产品含汞量已经达到了1.5mg以下。根据国家电光源质量监督检验中心(北京)长期对荧光灯含汞量的检测研究估计，目前我国节能灯平均含汞量应在2-3mg。上文中关于汞对环境影响的分析就是基于该含汞量水平。假设一只意外破碎的荧光灯中的3mg汞原子全部挥发成汞蒸气，且经过呼吸道被一个体重50kg的人全部吸收，也远低于国际上最严格的安全水平限值35mg/周。
荧光灯用固汞，淘汰液汞荧光灯
荧光灯中使用的汞为原子态汞。过去的生产工艺使用液态汞，但是目前全国已经有大约80-90%节能灯和大约60-70%的直管荧光灯使用固态汞。荧光灯用固汞，是汞与其它金属形成的均匀混合物或合金，使汞在常温下以固体的形态存在，可以有效地减少荧光灯在生产、使用和回收过程中的汞挥发污染，减少对人体健康的危害。由中国照明电器协会起草的照明行业《停止在荧光灯生产中使用液态汞的自律公约》也已经于2012年9月开始征求意见。
荧光灯管破碎后到底有多少汞挥发?
固汞的推广和使用，使荧光灯管破碎后对环境产生的影响大大降低。以下是两只典型的液汞节能灯和固汞节能灯在灯管破碎后检测到的不同高度空气中含汞量的变化情况。


按照我国国家标准GBZ 2.1-2007 《工作场所有害因素职业接触限值 化学有害因素》要求，工作场所短时间接触容许浓度为0.04mg/m3，时间加权平均容许浓度(长期接触)为0.02mg/m3。在本试验中，当节能灯在封闭的房间内破碎时，5分钟以后地面附近汞浓度即全部低于0.04mg/m3，10分钟后低于0.02mg/m3(图1)。并且，打开门窗通风后，空气中汞蒸气浓度会迅速降到空气本底水平(表2)。这一试验结果在2012年8月16日的人民日报求证栏目中已报道【6】。多数固汞灯在未点燃状态下打破灯管并不会出现汞蒸气浓度超标的情况。
表2 节能灯样品汞蒸气浓度通风前后变化(单位：微克每立方米)


可见，荧光灯中含有的微量汞在灯管打破后对周围环境的影响是非常有限的。只要注意正确处理灯管碎片(建议用沾水的纸巾收集灯管碎片，连纸巾一起放入密封塑料袋中)，及时通风(建议15分钟)，将不会对使用者造成健康影响。
荧光灯中汞对人体的危害性到底有多大?
由节能灯管的体积和金属汞的固有特性决定了，在节能灯管破碎的瞬间，能够立即挥发出来的只有发光所需的不到0.01mg的汞蒸气(对于固汞节能灯而言，未点燃状态下的汞蒸气量会更低)。这些气态原子汞会在通风条件下迅速扩散开，能够通过呼吸道进入人体的量会极少。这部分极少的进入血液后的原子汞会转化成水溶性的二价汞离子(Hg2+)，并逐步经尿液排出，约60天浓度降低一半，逐渐至完全排出。
因此，只要不是长期、大量地接触破碎的荧光灯管，节能灯中的汞对人体的影响几乎可以忽略。家庭中偶尔破碎一只节能灯，只要处理方法合适，并不会对周围环境和人体健康产生危害。
荧光灯汞对环境可能有什么影响?
荧光灯中汞对环境的影响主要是长期的、潜在的影响。通过淘汰使用液态汞工艺、减少单只灯含汞量，最终可以减少荧光灯行业的用汞量和对环境的排放汞量。根据国家环境保护总局化学品登记中心的研究，2000年我国总用汞量1200吨，试剂和化工两个行业的用汞量约为700-900吨，占70%以上【7】。而据中国照明电器协会统计，2010年我国荧光灯行业用汞总量约为56吨。环境保护部污染防治司化学品处负责人曾经介绍，节能灯生产用汞量仅占我国总用汞量的2%左右【6】。随着低汞和微汞荧光灯的技术成熟，在国家有关政府部门的积极努力下，我国的荧光灯行业用汞量有望在3年后降低到10吨，这对于每年经自然途径排放到环境中的以千吨计的汞而言，可以说是微乎其微的。
高效照明产品推广项目推广节能灯
高效照明产品推广项目中推广的节能灯，在寿终后并非集中报废而是分散在全国各地。以1.5亿只节能灯每只灯含汞5mg计算，分散在全国960万平方公里的陆地面积上，相当于平均每平米0.78mg汞，按照平均土壤密度2.65g/cm3，1m人类活动深度计算，得到的平均汞浓度为0.29ng/g，是土壤中平均汞本底浓度60 ng/g【1】的0.5%。并且，高效照明产品推广项目最新推广的节能灯中含汞量已经降低到1.5mg，对应得到3年后排放到土壤中的平均汞浓度将显著降低到0.09ng/g，比深层地壳中的平均汞浓度6.9 ng/g【1】还低两个数量级。因此，高效照明产品推广项目推广的节能灯不会对环境和人们的身体健康产生任何不良影响。如果这部分节能灯全部回收，最后收回的汞量仅有0.225- 0.75吨，而按目前的节能灯回收成本1.2元/只，期间需要投入的资金将是1.8亿元。如此痕量的汞排放和环境影响，对照如此巨额的回收资金投入和其他人力物力投入，是否值得，还需要开展更深入的研究。
结束语
节能灯作为高效照明产品，在全世界淘汰白炽灯、推广高效照明产品的背景下，在我国政府部门的大力推动下，为我国近几年的节能减排事业做出了巨大的贡献。随着人们对于荧光灯中汞对环境影响研究的不断深入，去伪存真，必将全面地、科学地去认识节能灯中含有的微量汞，从而正确地评价和对待含汞荧光灯。