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升汞(Hg)污染的解决方案(组培生物学实验室)

日期:2019-11-28 11:11

  汞,即水银,在室温下为液体,密度13.546×103 kg/m3,熔点-38.87 ℃、沸点356.58 ℃。汞在常温下即可蒸发,其蒸气无色无味,比空气重7倍。汞及其化合物毒性都很大,特别是汞的有机化合物毒性更大。鱼在含汞量0.01~0.02 mg/L的水中生活就会中毒,人若食用0.1g汞就会引起急性中毒。

  在生物学实验室的应用及用后处理对于汞污染,公众的目光大多集中在那些提炼或使用汞的工厂,其实生物学实验室也是一个大的汞污染源。作为一种消毒剂,升汞(HgCl2)在生物学实验室尤其是植物学实验室里被大量地使用。例如,在进行植物组织培养时,一般都先用0.1%的 HgCl2水溶液对植物材料作时间长短不等的消毒处理。虽然升汞消毒液可以重复使用数次,但用过的消毒液其效力会降低,应相应地延长消毒时间,至于具体应延长多少不易掌握,且升汞比较便宜,因此升汞消毒液一般只使用一次就废弃了。据笔者了解,除少数实验室是将废弃的升汞消毒液装入塑料罐进行填埋以外,大部分实验室里废弃的升汞消毒液都不经处理直接排入下水管道。但填埋也是相关环保法律法规所禁止的。

  1973年我国全国环境保护委员会规定,地面水中汞及无机汞化合物按汞计最大允许浓度为0.005 mg/L,升汞消毒液中所含汞的浓度(739 mg/L)为此标准的1.48×105倍。假如一个实验室一年仅产生10 L的升汞消毒液废液,那么其所含的汞进入环境后将污染约1.48×103 m3水体,这些水相当于一个小鱼塘的水量。

  废水除汞的方法较多,在工业上应用的主要有化学凝集沉淀法、离子交换法、金属还原法、活性炭吸附法、电解法、汞齐提取法、溶剂萃取法和微生物处理法等,其中以化学凝集沉淀法和金属还原法更适合生物实验室使用。

  汞离子和二价硫离子具有较强的亲和力,生成溶度积极小的HgS,它在水中的溶解度极小,且不会再被环境中的微生物转换成有毒的二甲基汞。

  以1L升汞消毒液为例,用1 M的NaOH将升汞消毒液的pH调为8~10,向升汞消毒液加入过量的约20 mL的2%硫化钠(Na2S)溶液使其生成硫化汞(HgS)沉淀,再加入约7mL的7%七水硫酸亚铁(FeSO4˙7H2O)溶液作为共沉淀剂,Fe2+与过量的S2-生成硫化亚铁(FeS)将水中悬浮的HgS吸附而共沉淀。经此处理后的废水中含汞量可降至0.05 mg/L以下,可以直接排入下水道。

  相对于汞来说,铝、锌、铁、铜等金属要比它活泼得多,可以将金属汞从HgCl2中还原出来。其中以铝除汞效果最佳,但铝不如铁那样容易获得,铝的成本也更高,因此多应用铁来处理。

  以铁还原法为例,先用1 M的NaOH溶液将升汞消毒液的pH调为7~8,在50℃下连续加入铁粉或者车床上切下的钢旋屑、废旧铁丝、铁皮等,边加边搅拌,约30 min加完,并在60℃下维持1 h左右。被置换出来的汞与铁形成铁汞齐沉淀在溶液的底部,而上层澄清的水溶液中汞的含量低于0.05 mg/L,可以直接排放。含铁汞齐的沉淀应密闭收集在玻璃容器里以防汞金属蒸发而污染空气,这种沉淀可以继续用来处理含汞废水,必要时补加一些废铁即可。当这种沉淀积攒较多时,可向沉淀中加入硫粉,S与Hg反应生成溶解度极小的HgS,这样可以彻底清除沉淀里的金属汞。

  应用以上两种方法除汞不需要特殊器材,所用化学试剂价格低廉,废旧金属也是唾手可得之物。