2015年8月15日星期六

国家经贸委上海化学毒物咨询中心顾友多:氰化钠应急处理的有关科学依据

作者:国家经贸委上海化学毒物咨询中心 顾友多
原文链接:http://jpkc.cumt.edu.cn/hjjc/Course/wlkj/ch3-6-4.htm





近在今年的 1 月 30 日,源於罗马尼亚西北部边境城镇奥拉迪亚附近,巴亚马雷金矿的含氰化钠的污水溢过堤坝,流入溪流。三百万立方米受污染的水流入邻国匈牙利的蒂萨河,然后流入南斯拉夫。在蒂萨河面已收集到 100 多吨的死鱼(见右图),还有更多的鱼葬身河底,所幸的是河里氰化物的浓度还不致於使人丧命。

早在 1984 年 6 月 19 日巴布亚新几内亚的一个金矿发生了一起 1000 吨氰化钠溶液流入河中的特大污染事故,也未造成人员伤亡。

类似的氰化物泄漏污染河水事故在国内外屡见不鲜,尽管氰化钠属于剧毒品,文献中报告的人口服最低致死剂量为 2.86 mg/kg 体重,但迄今为止基本上未见因污染河水而造成人员中毒伤亡的报告。原因何在?笔者曾经参加过一次氰化钠污染事故的专家论证会,专门对氰化钠泄漏进入河水后的化学反应与转归进行过文献查证。具体情况如下:

1991 年 8 月 20 日, 上海市嘉定县水厂测出河水中的氰化钠超标 (0.2~0.9 ppm, 以 CN- 计), 并发现大批死鱼 (总共捞起 8900 公斤)。经查是位于张家港市的一家化工厂 (系个体户, 总共三人) 以处理上海钢锯厂热处理废渣为名, 暗中将含有氰化钠的废渣投入嘉定县内的一条 20 公里的主干河中 (宽 40 米, 平均深 2 米)。据案犯交待, 自 1985 年以来共投入废渣多达 10,000 余包 (每包 35 公斤),经监测部门测定, 每公斤废渣含氰化钠 3.36 克 (以 CN- 计),氰化钠总量达到 1176 公斤。这起事故历时长达 6 年,除不时有鱼死亡外,未发生人员中毒。

根据上述案例,结合国家经贸委上海化学毒物咨询中心提供的科学数据,可以作出以下解释(参见下图):

1. 氰化钠易溶于水,水中泄漏的主要危害是水解形成剧毒的氰化氢(沸点 25℃)从河面蒸发逸出。如果河道周围是空旷地带,一般不会造成人生危害。如果泄漏地点周围人口密集,必须采取紧急疏散措施。根据 2000 版《北美化救指南》,大量氰化钠(>200 公斤)在水中泄漏的紧急隔离半径为 95 米,下风向疏散距离为 1 公里(白天)和 2.6 公里(夜间)。

NaCN + H2O ---> HCN↑ + NaOH


2. 残余的氰离子会与水中金属离子形成非常稳定的金属氰化络合物,沉积于河底,进入缓慢的生物降解过程。也有一部分转化成低毒的氰酸钠和硫氰酸钠。

3. 氰化钠对淡水鱼类的急性危害水平为 0.02 ppm(mg/l), 河水中氰离子水平达到 0.2~0.9 ppm 时可以造成大批鱼类死亡。但对人的急性危害则不同,一个 50 公斤体重的人口服氰化钠的最低致死剂量是 143 mg,如按美国氰化钠的饮水标准(0.2 mg/l),他至少要饮用 1 公斤超标 715 倍的生河水才会死亡,如以我国地面水标准(0.05 mg/l) 计算,需要饮用至少 1 公斤超标 2860 倍的生河水才会死亡。这种可能性显然不大。

4. 氰化钠的蓄积性为阴性,不会在活鱼中残留而引起人中毒。进入动物体内的氰化钠转化成低毒的硫氰酸盐的半减期为 20 分钟~1 小时。

5. 消除水中氰化钠的应急办法是加漂白粉, 一般应立即在事发水域进行,可使尚未水解的氰化钠氧化成低毒的氰酸钠 (人口服最低中毒剂量为 5400mg/kg 体重),进而氧化成无毒的二氧化碳等。



CN- + ClO- + H2O ---> CNO- + Cl-
2CNO- + 3ClO- + H2O ---> 2CO2 + N2 + 3Cl- + 2OH-

6. 水中氰化钠通过水解、生物降解等转化过程,加上水流的自然稀释作用,其浓度下降较快。陕西丹凤县境内从 9 月 29 日事发至 10 月 1 日,仅 2 天时间距事故发生地 2 公里处的氰化钠含量已降到 1.05~2.45 mg/l;6~14 公里范围内,氰化钠含量为 0.003~0.05 mg/l;14 公里外的武关河内氰化钠下降到 0.003 mg/l(地面水标准为 0.05 mg/l)。下游河南、湖北境内均未发现氰化钠超标。今年的 1 月 30 日巴亚马雷金矿的事故中,对南斯拉夫边界的蒂萨河河水污染程度的调查发现,在星期六破晓时水中氰化钠浓度为 0.13 mg/l,两小时后浓度已降至 0.07 mg/l。 

7. 国外对于类似事故的处理方法除了发出警报和短期的用水管制外,也只有依靠氰化钠的自然降解过程。目前尚无水中氰化钠半减期的数据,当水中有 CO2 存在时,氰化钠会迅速水解成 HCN。左上图为 2001 年 1 月 30 日巴亚马雷金矿氰化钠泄漏事故发生后,南斯拉夫首都贝尔格莱德东部村庄的妇女在政府设立的临时给水站取水。

在上海嘉定县境内河道氰化钠污染事故发生的当时,我们基于以上科学依据,建议对河底残渣不作清理,并在实践中得到验证。为此,特将本文推荐给有关部门,供制订江河内氰化钠泄漏事故应急处理预案时参考。



图示:氰化钠在水中的转归
江河中氰化钠污染事故应急处理的原则是控制急性中毒危害,通过对氰化钠及其水中转归产物毒性比较,可以看出氰化氢的蒸发是消毒的主要途径。


转归产物 急性毒性 (大鼠经口 LD50)
氰化钠 :6.4 mg/kg,高毒
氰化氢 :高毒,蒸发,吸入危害
氰酸钠 :1500 mg/kg,低毒
硫氰酸钠 :764 mg/kg,低毒
硝酸钠 :1267 mg/kg,低毒
氨 :浓度低,无实际危害
二氧化碳 :实际无毒
金属络合物:> 8 g/kg(氰化铁)
实际无毒,稳定

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