2.2 行业环境污染问题

2.2.1　废气污染

2.2.1.1　废气污染物产生工序及类型

再生铅冶炼过程产生主要废气污染物包括了含铅、镉、砷等重金属烟尘、二氧化硫、硫酸雾、氮氧化物等,这些污染物会对大气环境质量产生影响,同时可能通过呼吸、皮肤接触对作业人员的身体健康构成危害。

(1)破碎分选

废铅酸电池通过破碎、拆解、分选等工序,将塑料外壳、隔板、铅板栅、废铅膏等分离,其中废电解液处理过程中会产生酸雾,同时破碎工序可能产生颗粒物等。

(2)废铅膏冶炼

废铅膏经配料后,进入熔炼炉还原冶炼,在熔炼炉还原气氛中被还原生成粗铅。配料过程中会产生颗粒物,在加料口、出铅口、出渣口会产生二氧化硫、含重金属的烟尘以及氮氧化物等。

(3)精铅冶炼

精铅冶炼工序主要是通过加碱除去粗铅产品中的杂质,提高再生铅产品纯度。废气污染物产生工序包括了加料口、出渣口和出铅口。主要污染物为二氧化硫、颗粒物、含重金属的烟尘以及氮氧化物等。

(4)电解精炼

经过精铅冶炼的精铅产品通过电解得到纯度为99.99%的电解铅,电解过程可能会产生酸雾等废气污染物。

(5)无组织排放

无组织排放指再生铅冶炼过程无法有效收集而将大气污染物直接排放到环境中,主要主要来源于废电池破碎、粗铅冶炼、精铅冶炼过程的进料口、出料口和出渣口,以及电解槽产生的酸雾。主要污染物为粉尘、二氧化硫、含重金属烟尘、氮氧化物和硫酸雾等(见表2.5)。

2.2.1.2　废气主要污染物环境影响

(1)铅

铅是一种广泛存在于自然界的有毒金属,是一种柔软略带灰白色的重金属。铅及其化合物是一种不可降解的环境污染物,性质稳定,可通过废水、废气、废渣大量流入环境,产生污染,危害人体健康。铅对机体的损伤呈多系统性、多器官性,包括对骨髓造血系统、神经系统、消化系统及其他系统的毒害作用。近年来世界各国对铅污染与危害问题非常重视,1981年世界卫生组织把铅列为全球生物检测重点研究对象之一,美国和英国成立了铅委员会开展相关学术研究。

2010年美国癌症学会将铅认定为致癌物质。1996年张丽君等开展了冶炼厂铅污染与健康关系的研究。1999年沈金水等研究发现铅锌冶炼过程会影响职工健康。2002年中国开展了铅污染调查,研究发现成人铅中毒的发病率是1.01×10-4,其中95%来自职业中毒。流行病学调查显示在职业人群中慢性铅中毒居职业中毒的首位。职业接触铅、镉对人体影响的研究主要集中在对蓄电池厂和铅锌冶炼行业。1999年汪国东等完成铅冶炼企业工人血铅与职业性暴露关系研究,发现铅冶炼工人血铅值与空气中铅浓度呈正相关。2007年徐雨红通过对铅酸电池生产企业铅污染发现,铅酸电池生产企业铅污染导致企业职工尿铅超标严重。

(2)镉

镉是一种对人身体健康和生活环境都有严重危害的有毒金属。微量镉进入机体即可通过生物放大和积累,对肺、骨、肾、肝、免疫系统和生殖器官产生一系列的损伤。由于镉在人体内的半衰期较长,约为10~30年,因此镉的蓄积可能伴随人的整个生命期。人体一般通过食物、水、空气和吸烟接触镉,且镉可作用于人体多个器官。20世纪30年代初,确定了镉污染与日本痛痛病的因果关系后,环境中镉与健康关系的研究日益受到重视。镉已被美国毒理委员会列为第六位危及人体健康的有毒物质,联合国环境规划署和国际职业卫生重金属委员会也把镉列入重点研究的环境污染物。在世界范围内,镉污染的早期流行病学调查主要在欧美的职业接触工人和日本镉污染区人群中进行。中国工业性环境镉污染始于20世纪60年代前后,20世纪90年代中国针对少数镉污染区开展了居民健康危害的调查研究。近年来王志翔等通过对锌冶炼工人健康情况研究发现,伴生金属镉在铅锌冶炼过程中可在人体内蓄积,其蓄积程度与职业接触机会和频率有关。仲立新等通过对电池生产企业镉接触工人的尿镉含量研究发现,工作场所中镉及其化合物浓度超标,尿镉含量与工人工龄呈正相关。

(3)砷

砷广泛分布在岩石、土壤、天然水体中。砷的毒性和生物有效性取决于其化学形态,大部分砷化合物无臭无味,而且易溶于水。砷具有神经毒性,长期砷暴露可出现头痛、嗜睡、烦躁、记忆力下降、惊厥、外周神经炎;砷主要经尿液排出,所以对肾功能影响较大,有很明确的生殖、发育毒性,急性中毒可出现肾衰。砷中毒时,细胞免疫和体液免疫会同时受到影响,研究表明还可能出现肝纤维化和肺间质纤维化。国际癌症研究会将砷列为第一类致癌物。目前,全球数以百万计的人受到砷中毒的威胁,砷污染问题成为许多研究领域关注的热点,如人体流行病检测方法、农业中砷摄入的危险识别方法、砷现场调查监测方法、砷污染水源和土壤等的修复、微生物作为媒介的砷生物地球化学作用研究等。工业活动向环境中排放大量的砷,进而广泛扩散,是土壤、水、空气中砷污染的重要来源。

(4)SO₂

二氧化硫是一种无色、有刺激性气味的气体,有毒、易液化,易溶于水,密度比空气大。人们SO₂轻度中毒时发生流泪、畏光、咳嗽,常为阵发性干咳、鼻、咽、喉部烧灼样痛,声音嘶哑,甚至有呼吸短促、胸痛、胸闷,有时还出现消化道症状,如恶心、呕吐、上腹痛,以及全身症状如头痛、头昏、全身无力等;严重中毒的则可于数小时内发生肺水肿,甚至可因合并细支气管痉挛而引起急性肺水肿。吸入高浓度SO₂主要引起不同程度的呼吸道及眼的刺激症状,可立即引起反射性声门痉挛而致窒息。SO₂形成的酸雨和酸雾危害很大,主要表现为对湖泊、地下水、建筑物、森林、古文物以及人的衣物构成腐蚀。20世纪中期以来,矿冶工业的迅速发展使自然环境受到严重破坏,特别是酸雨的危害使北美、欧洲森林逐渐衰减。美国、加拿大、欧洲纷纷制定并实施在20世纪内使SO₂排放量大大减少的计划,控制SO₂排放的标准也日益严格。

(5)硫酸雾

硫酸雾一般指硫酸生产中一吸塔和二吸塔产生的酸雾。废气中的SO₂在大气中容易氧化生成SO₃,而SO₃跟H₂O反应生成硫酸并放出大量的热,有很强的吸湿性,其与空气中的水汽结合,即生成硫酸雾。当空气中的相对湿度为50%时,约有20%的SO₂生成硫酸雾;当相对湿度为90%时,则有60%生成硫酸雾。空气湿度越大,形成的硫酸雾越多。硫酸具有很强的腐蚀性,其形成的硫酸雾颗粒可侵入人体深部组织对健康造成危害,长期接触高浓度的硫酸雾可导致人体支气管扩张、肺气肿、肺硬化。人对硫酸雾的嗅觉阈为1mg/m3,当吸入浓度为6~8mg/m3的硫酸雾5min即可引起严重呛咳,而吸入高浓度硫酸雾可引起对上呼吸道的刺激。