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制定更适合中國現狀的水質烷基汞監測标準 ——訪生态環境部華南環境科學研究所陳來國研究員

日期:2019-05-21 發布人:儀器信息網

文章選自儀器信息網


        作為世界上最大的汞生産、使用及排放國,中國的汞生産及排放情況一直受到世界的關注。2013年10月,包括中國在内的87個國家和地區共同簽署《關于汞的水俣公約》,随後我國實施了一系列緻力于減少汞污染的措施,并推動涉汞相關标準的制修訂工作。2017年《關于汞的水俣公約》正式對我國生效。2018年11月,國家生态環境部發布水質烷基汞分析新标準—《水質 烷基汞的測定 吹掃捕集/氣相色譜-冷原子熒光光譜法》(HJ 977-2018)。近日,儀器信息網對主持該标準制定工作的生态環境部華南環境科學研究所陳來國老師進行了采訪,聽他為我們講述标準背後的故事。

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  生态環境部華南環境科學研究所 陳來國

 

甲基汞的毒性遠大于無機汞

  關于汞,陳老師說可以分為有機汞、無機汞兩類。在生活中民衆認知度更高的是無機汞,如水銀溫度計裡的汞。但有機汞的毒性遠超無機汞,而烷基汞是主要的有機汞形态。烷基汞是烷基與汞結合的有機金屬化合物的統稱,包括甲基汞、乙基汞、二甲基汞、二乙基汞等多種有機形态,其中甲基汞為目前國内外最受關注的有機汞形态,這是由于甲基汞的生理毒性、生物富集性、環境中的濃度水平相比其他類烷基汞更為突出。甲基汞就是1956年轟動世界的日本水俣病的罪魁禍首,具有神經毒性,對人體危害極大,它在環境特别是水體中即使濃度很低就可能對生物造成巨大危害。乙基汞雖然也可以在自然環境中産生,但人工合成的硫柳汞才是最大的乙基汞來源。硫柳汞被廣泛用于生物制品及藥物制劑,包括許多疫苗的防腐劑都會用到硫柳汞。不像甲基汞容易在人體内富集,乙基汞可以通過腸道排出體外,且低劑量乙基汞的毒性目前還存在争議,世界衛生組織也支持繼續将硫柳汞作為滅活劑和疫苗防腐劑使用,但也需要關注。而其他類有機汞由于在環境中含量都比較低且不穩定,所以現在受到的關注還比較少。

  甲基汞主要來源于生物/非生物的甲基化作用以及人類生産活動。除了可以通過食物攝入,甲基汞還可通過呼吸道、腸胃及皮膚吸收進入人體,其主要損害人體的心血管系統、免疫系統、神經系統等。甲基汞中毒可導緻腎髒損害,重者可緻急性腎功能衰竭。此外甲基汞也可侵入胎兒腦組織,對胎兒的記憶力及語言能力造成損傷。

  水體是甲基汞産生和生物富集的最主要場所,因此,對環境中尤其是水中包括甲基汞在内的烷基汞的檢測十分重要,陳老師有感而發。

  

4年時間建立中國水質烷基汞檢測标準

  在我國部分涉汞行業廢水和生活污水排放标準中,烷基汞都是重要的監測指标。比如污水排放标準中的《污水綜合排放标準》、《城鎮污水處理廠污染物排放标準》和工業廢水排放标準中的《化學合成類制藥工業水污染物排放标準》、《油墨工業水污染物排放标準》、《石油煉制工業污染物排放标準》、《石油化學工業污染物排放标準》、《合成樹脂工業污染物排放标準》皆限定烷基汞不得檢出(檢出限為10 ng/L)。此外,部分省市如上海市制定的《污水排入城鎮下水道水質标準》和《上海市污水綜合排放标準》、廣東省制定的《水污染物排放限值》、江蘇省制定的《化學工業主要污水排放标準》、北京市制定《水污染物排放标準》和山東省制定的《山東省海河流域水污染物綜合排放标準》也要求排放的污水/廢水中的烷基汞濃度為不得檢出。

  目前我國涉及烷基汞的水質分析方法有《水質 烷基汞的測定氣相色譜法》(GB/T 14204-93)和《環境 甲基汞的測定 氣相色譜法》(GB/T 17132-1997)兩個國家标準。但這些國家标準方法距今已有20年以上的時間,存在取樣量大、前處理複雜、需使用有機溶劑、基質幹擾較強、檢出限高和重現性較差等問題,不利于我國對烷基汞的環境監管。“目前國内也正在對這兩個國家标準進行修訂。而且,随着水俣公約的正式生效,我們也需要擁有和國際主流方法一緻的烷基汞檢測标準,這樣無論是我們自己做基礎研究還是未來進行相關公約的國際談判,數據都能更有說服力。”在提到中國烷基汞國家标準時,陳老師補充說。

  面對這種情況,2014年4月,原國家環境保護部辦公廳發布了《關于開展2014年度國家環境保護标準項目實施工作的通知》,由生态環境部華南環境科學研究所承擔《水質 烷基汞的測定 吹掃捕集/冷原子熒光光譜法》國家環保标準的制訂工作。曆經4年,該國家标準于2018年11月13日正式發布,并于2019年3月1日正式實施。

  作為該标準編制的主要責任人,4年時間中,陳老師帶領團隊在一次次的實驗中不斷尋找并改進烷基汞的檢測方法。在一次次的開題彙報、專家評審及意見征求中對标準進行修改和完善。當标準正式發布的時候,他覺得四年中為此付出的一切努力與汗水都是值得的。

  提起《水質 烷基汞的測定 吹掃捕集/氣相色譜-冷原子熒光光譜法》這個标準,陳老師說該标準與國标烷基汞和甲基汞分析标準在方法原理和前處理上完全不同。國标方法為巯基棉富集、洗脫、苯或者甲苯萃取,而新方法為水樣蒸餾及衍生化,簡單高效。除衍生化試劑外,不涉及其他有機溶劑的使用,降低了對實驗人員的健康危害,方法也更加環保。該标準方法原理雖與美國EPA Method 1630方法類似,但也有明顯區别。“相比美國EPA Method 1630方法,我們的方法有較多的優化改進與擴充,比如将分析指标擴展到甲基汞和乙基汞,這不是簡單的分析對象增加,主要的技術障礙和難點就在于分析甲基汞的同時對乙基汞進行準确定量。應用範圍也擴展至地表水、生活污水、工業廢水、海水、固廢浸出液和地下水等。說起新标準的改進,陳老師滔滔不絕的為我們列舉。“我們對樣品前處理作了簡化,與國内外其他烷基汞分析方法相比具有更低的檢出限,能适應多種環境水質中烷基汞的分析要求。所以新标準更适合中國目前的環境監測現狀,而且在操作上更為簡單和高效。”陳來國老師最後為我們總結道。

  

擴展标準适用範圍 推動中國烷基汞檢測行業發展

  如今,随着水質烷基汞檢測标準的發布實施,陳老師認為相關烷基汞檢測分析儀器市場勢必将迎來更多的需求。“目前,烷基汞檢測儀器市場還比較小,未來随着市場需求的擴大,怎麼滿足不同客戶的需求,讓更多用戶可以方便高效的進行烷基汞檢測将是烷基汞廠商需要思考的問題,同時儀器的準确性、可靠性、耐用性和低成本對于标準的順利實施也至關重要”。

  在本次标準制定的過程中,儀真獨家代理的美國布魯克蘭MERX全自動烷基汞分析系統作為内部驗證及其他五家外部驗證單位所使用儀器,确保了标準能夠獲得準确、穩定的數據支持。說起這台儀器,陳老師和他可是有着深厚的淵源,作為國内開展烷基汞相關研究的科研團隊之一,陳老師在十多年前就知道布魯克蘭開發推出了全球第一台全自動烷基汞分析系統,在他的推薦下,2007年他所在單位購買了當時中國内地第一台布魯克蘭MERX全自動烷基汞分析系統,這台儀器采用異位吹掃的水樣進樣模式,使吹掃過程可視,進樣量小,自動化程度和方法靈敏度高。而且MERX烷基汞分析系統還可以通過升級實現烷基汞/總汞二位一體分析,從而擴展儀器系統的适用範圍。正是MERX烷基汞分析系統的良好品質和多年便捷的使用體驗,在2014年再次需要采購烷基汞分析系統用于開展标準相關研究時,陳老師再次選擇了MERX烷基汞分析系統。

  雖然此次制定的标準和國内外同類标準相比已有較大的進步和一定提高,但陳來國老師覺得标準仍有完善的空間。“對于一些非常特殊的水樣我們将對樣品前處理方法進行進一步的驗證,為标準使用者提供更精準的指導,以确保标準的覆蓋範圍更為齊全。”

  

後記:

  在采訪中,陳來國老師拒絕了筆者将其稱為資深專家,說自己隻是一名開展汞相關研究的科研人員。懷着這種謙虛的心态,十年來陳老師在涉汞科研領域孜孜以求,為中國汞環境檢測和相關研究默默貢獻着自己的力量。如今标準雖已正式實施,但對于陳來國老師來說,這并不意味着之前工作的結束,而是新的征程的開始……