科學認識螢光燈中的含汞量

前言

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/199932.htm

隨著國家高效照明產品推廣項目對於高效照明產品的推廣，高效節能的節能燈得到了廣大消費者的認可，但是對於螢光燈含汞到底有怎樣的危害性卻並不了解。很多媒體也非常關注螢光燈的汞汙染問題，報導了一些數據和說法。國家電光源質量監督檢驗中心(北京)開展螢光燈含汞量的檢測和螢光燈汞汙染問題研究近六年，將從科學的角度，為大家分析螢光燈中汞對環境和人體的危害性，還原真實的含汞螢光燈。

汞

汞是一種重金屬，在自然界中以不同的形態廣泛地存在著。根據中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所遲清華2004年的研究，在各種地殼、巖石和土壤中的汞濃度範圍在6.9 ng/g到60 ng/g之間【1】。已有證據顯示,地表自然過程向大氣的排汞量可能遠大於人為活動直接向大氣的排汞量【2】。而人類每年通過採礦、燃煤、工業排放等活動排放進入環境的汞量估計為2000噸【3】。

不同形態的汞具有不同的特點，對環境的危害性和對人體的毒害性也不同。

生活中的含汞產品

日常生活中，人們容易接觸到的含汞產品主要有：一隻水銀溫度計約含1克汞，一個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。一隻節能燈含汞量約1-5毫克，僅僅是一隻溫度計含汞量的千分之一和一個水銀血壓計含汞量的萬分之一。因此，汞並不可怕，只要掌握了汞的特性知識，合理應用，正確處理，就可以避免為環境和人類生活帶來危害。

汞對環境可能的汙染

金屬汞不溶於水，對環境的影響主要在於揮發性汞蒸氣汙染空氣。根據我國廣東省地方標準DB44 27-2001《大氣汙染物排放限值》中要求的最高允許排放汞濃度0.010 mg/m3(國家標準GB 16297-1996《大氣汙染物綜合排放標準》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，可汙染的空氣體積為300 m3，即3米高房間面積100平米。由於固態汞在常溫常壓下的飽和蒸汽壓較小，揮發性和可能汙染的空氣體積僅為液態汞的1/5到1/10。

無機汞化合物不具有揮發性，但具有水溶性，主要汙染土壤和水。根據我國對不同水體的最高汞含量限值要求，3mg無機汞離子可能汙染的水體為0.06噸排放汙水(GB 8978-1996 《汙水綜合排放標準 》)、或3噸飲用水(CJ 94-2005 《飲用淨水水質標準 》、GB 5749-2006 《生活飲用水衛生標準 》)、或30噸地表水(GB 3838-2002《地表水環境質量標準》)、或60噸自然保護區水(GB/T 14848-93 《地下水質量標準》)。目前到處流傳的關於0.5mg汞汙染180噸水的說法是不符合實際的。

表1 不同形態汞的特點和危害性

汞對人體健康可能的危害

如果有超過安全水平的汞進入人體內，將主要分布在腎、肝、脾等處，有機汞可進入大腦，中毒機理是由於汞離子可與蛋白質結合從而使蛋白質變質，主要通過腎臟排出。金屬汞在消化道內的吸收甚微，低於0.01%，一般單次口服金屬汞不會引起中毒。根據日本東北大學2012年最新的研究結果【5】，汞在血液中的半衰期為57 ± 18 天，在頭髮中的半衰期為64 ± 22 天。因此，只要不是長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人體自身的機能排出體外。美國環保署(EPA)設定汞消耗量的安全水平最低點為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，對於體重50公斤的普通成年人，一周時間內連續吸收汞不超過35-165mg即是安全的。

螢光燈中的汞

螢光燈依靠汞蒸氣發射的紫外線激發螢光粉發光，因此必須在燈管內注入少量的金屬汞。

一隻節能燈到底含有多少汞量?

根據燈管體積的不同，對於通常的15W節能燈，發光時在燈管中所需要的汞蒸氣僅為0.01mg。由於螢光燈使用壽命的需要，實際螢光燈中的含汞量會較多一些。目前我國現行有效的螢光燈含汞量限值標準是2008年發布實施的QBT2940-2008《照明電器產品中有毒有害物質的限量要求》，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 《普通照明用自鎮流螢光燈 性能要求》)中，30W以下節能燈含汞量不能超過2.5mg，「低汞」節能燈含汞量不能超過1.5mg，「微汞」節能燈含汞量不能超過1.0mg。在2008年由國家電光源質量監督檢驗中心(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於5mg。之後，國家高效照明產品推廣項目也鼓勵使用低汞螢光燈，2012年的推廣節能燈產品含汞量已經達到了1.5mg以下。根據國家電光源質量監督檢驗中心(北京)長期對螢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。上文中關於汞對環境影響的分析就是基於該含汞量水平。假設一隻意外破碎的螢光燈中的3mg汞原子全部揮發成汞蒸氣，且經過呼吸道被一個體重50kg的人全部吸收，也遠低於國際上最嚴格的安全水平限值35mg/周。

螢光燈用固汞，淘汰液汞螢光燈

螢光燈中使用的汞為原子態汞。過去的生產工藝使用液態汞，但是目前全國已經有大約80-90%節能燈和大約60-70%的直管螢光燈使用固態汞。螢光燈用固汞，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存在，可以有效地減少螢光燈在生產、使用和回收過程中的汞揮發汙染，減少對人體健康的危害。由中國照明電器協會起草的照明行業《停止在螢光燈生產中使用液態汞的自律公約》也已經於2012年9月開始徵求意見。

螢光燈管破碎後到底有多少汞揮發?

固汞的推廣和使用，使螢光燈管破碎後對環境產生的影響大大降低。以下是兩隻典型的液汞節能燈和固汞節能燈在燈管破碎後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 《工作場所有害因素職業接觸限值 化學有害因素》要求，工作場所短時間接觸容許濃度為0.04mg/m3，時間加權平均容許濃度(長期接觸)為0.02mg/m3。在本試驗中，當節能燈在封閉的房間內破碎時，5分鐘以後地面附近汞濃度即全部低於0.04mg/m3，10分鐘後低於0.02mg/m3(圖1)。並且，打開門窗通風後，空氣中汞蒸氣濃度會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導【6】。多數固汞燈在未點燃狀態下打破燈管並不會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前後變化(單位：微克每立方米)

可見，螢光燈中含有的微量汞在燈管打破後對周圍環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膠袋中)，及時通風(建議15分鐘)，將不會對使用者造成健康影響。

螢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，能夠立即揮發出來的只有發光所需的不到0.01mg的汞蒸氣(對於固汞節能燈而言，未點燃狀態下的汞蒸氣量會更低)。這些氣態原子汞會在通風條件下迅速擴散開，能夠通過呼吸道進入人體的量會極少。這部分極少的進入血液後的原子汞會轉化成水溶性的二價汞離子(Hg2+)，並逐步經尿液排出，約60天濃度降低一半，逐漸至完全排出。

因此，只要不是長期、大量地接觸破碎的螢光燈管，節能燈中的汞對人體的影響幾乎可以忽略。家庭中偶爾破碎一隻節能燈，只要處理方法合適，並不會對周圍環境和人體健康產生危害。

螢光燈汞對環境可能有什麼影響?

螢光燈中汞對環境的影響主要是長期的、潛在的影響。通過淘汰使用液態汞工藝、減少單只燈含汞量，最終可以減少螢光燈行業的用汞量和對環境的排放汞量。根據國家環境保護總局化學品登記中心的研究，2000年我國總用汞量1200噸，試劑和化工兩個行業的用汞量約為700-900噸，佔70%以上【7】。而據中國照明電器協會統計，2010年我國螢光燈行業用汞總量約為56噸。環境保護部汙染防治司化學品處負責人曾經介紹，節能燈生產用汞量僅佔我國總用汞量的2%左右【6】。隨著低汞和微汞螢光燈的技術成熟，在國家有關政府部門的積極努力下，我國的螢光燈行業用汞量有望在3年後降低到10噸，這對於每年經自然途徑排放到環境中的以千噸計的汞而言，可以說是微乎其微的。

高效照明產品推廣項目推廣節能燈

高效照明產品推廣項目中推廣的節能燈，在壽終後並非集中報廢而是分散在全國各地。以1.5億隻節能燈每隻燈含汞5mg計算，分散在全國960萬平方公裡的陸地面積上，相當於平均每平米0.78mg汞，按照平均土壤密度2.65g/cm3，1m人類活動深度計算，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%。並且，高效照明產品推廣項目最新推廣的節能燈中含汞量已經降低到1.5mg，對應得到3年後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】還低兩個數量級。因此，高效照明產品推廣項目推廣的節能燈不會對環境和人們的身體健康產生任何不良影響。如果這部分節能燈全部回收，最後收回的汞量僅有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，還需要開展更深入的研究。

結束語

節能燈作為高效照明產品，在全世界淘汰白熾燈、推廣高效照明產品的背景下，在我國政府部門的大力推動下，為我國近幾年的節能減排事業做出了巨大的貢獻。隨著人們對於螢光燈中汞對環境影響研究的不斷深入，去偽存真，必將全面地、科學地去認識節能燈中含有的微量汞，從而正確地評價和對待含汞螢光燈。