脫硫海水中的汞在海-氣間的形態轉化及遷移機理研究

《脫硫海水中的汞在海-氣間的形態轉化及遷移機理研究》是依託廈門大學，由袁東星擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：脫硫海水中的汞在海-氣間的形態轉化及遷移機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：袁東星
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

沿海燃煤電廠推廣海水脫硫工藝後，煙氣中的污染物被帶入脫硫海水，並隨之排放到近岸海域。脫硫海水因此成為海域的新污染源，脫硫海水中的汞的遷移備受關注。本課題組前期研究表明，脫硫海水中的汞在水中的存留量很低，向沉積物和生物體的遷移不顯著；部分卻可能在水流攪動、太陽光照和海水中還原物質的作用下發生形態變化，最終以氣態元素汞的形式揮發。因此認為，脫硫海水的汞在海域中可向大氣遷移，但人們未就其對海空大氣的影響進行評估。本課題擬利用廈門海域現有的燃煤電廠海水脫硫項目提供的現場，以現場分析新方法，研究脫硫海水中的汞在海-氣間的形態轉化及影響因素；在實驗室里模擬關鍵的海區環境因子，以線上分析新方法，研究汞形態轉化的機理；演算汞的分布、海-氣通量和各反應常數；為設有海水脫硫項目的近岸海域大氣環境中汞的污染風險評價提供理論支撐。研究成果為沿海燃煤電廠的污染減排工藝尤其是汞的治理控制，提供新的科學依據。

結題摘要

利用廈門燃煤電廠海水脫硫項目提供的現場，研究脫硫海水中汞在海-氣間的形態轉化及影響因素；在實驗室里模擬關鍵的海區環境因子，研究汞形態轉化的機理；演算汞的分布、海-氣通量。經過三年研究，獲得了一些重要成果。 首先，建立完善了各環境介質中各形態汞的分析方法，各方法靈敏度高、空白值小、重現性好，能有效滿足分析需求。 本報告所用的縮略語：總汞TM；溶解態總汞DTM；活性汞RM，指可被SnCl2還原並被吹掃捕集的汞；溶解態氣態汞DGM；氣態元素汞GEM；懸浮顆粒物SS。 對脫硫海水中汞的海-氣間遷移及形態轉化影響因素進行了研究。結果表明：目標海域的汞主要以顆粒態存在，與SS呈較強正相關，可判定汞來自脫硫海水。DTM濃度與pH呈正相關。DGM濃度與水溫和光強有較強正相關。即水溫越高、光強越大，汞從水中逸入大氣的可能性越大。各形態汞與風速、鹽度的相關性不顯著。低潮的各形態汞濃度遠高於高潮的。夜間汞濃度低於白天，冬季更明顯，尤其是各形態汞占TM的比例。DGM、DTM和RM占TM的比例，夏季明顯高於冬季。 對脫硫海水中汞在曝氣池中的水-氣間遷移及形態轉化影響因素進行了研究。結果：隨高度上升，曝氣池上空GEM濃度顯著下降，說明曝氣作用是汞從脫硫海水向大氣遷移的重要原因。隨曝氣流量的增加，TM和RM濃度均顯著增加，但DGM濃度增加不明顯。隨曝氣作用的增強，亞硫酸鹽濃度衰減，SS顯著增加；提示強烈的曝氣作用將池底部的SS輸送到水表面，增加TM濃度。曝氣作用加速DGM轉化為汞離子，抑制DGM的增加。 實驗室模擬影響因素，估算了曝氣池中汞向大氣擴散通量。利用實驗室建立的曝氣池脫硫海水曝氣過程的模擬裝置，進行水氣通量估算。曝氣氣流中GEM濃度為372 ± 22 ng/m3，據此估算曝氣池中汞向大氣擴散的年通量為0.59±0.04 kg，占脫硫海水TM的0.9%。由於模擬裝置只能近似反映曝氣池中汞向大氣的擴散，估算結果僅為參考，實際曝氣池的汞擴散量應顯著大於估算值。 結論：一座日燃煤量一萬噸的火力發電廠，日排汞達1.5~2.5 kg，排入曝氣池的汞約1 kg/日。曝氣池中，汞向大氣遷移的占電廠總排汞量的0.3%，面積1 km2的受影響海域裡，排向大氣的汞占電廠總排汞量2.4%；因而，脫硫海水向大氣遷移的汞不可忽視。汞從脫硫海水向大氣遷移的主要影響因素，在海區里是水溫和光強，在曝氣池中是曝氣作用。