專利名稱:受汞污染的湖泊的處理方法
本發(fā)明涉及用硒處理湖泊的方法，目的在于降低魚體內汞含量，更準確地說，是將汞含量降至低于所謂的黑名單范圍(blacklist limit)。
當今，瑞典許多的湖被列入黑名單，因為這些湖中的魚含大量汞，完全不能食用。例如，狗魚肌肉組織中汞含量的黑名單范圍是1.0毫克/公斤。
人們早已認識到，硒和汞能在各種情況下相互作用。
早在60年代，實驗就已證明，硒具有抗鼠體內汞中毒的效用。Lawrence和Holoka(1981年)為證明被汞污染的湖的環(huán)境下，硒對浮游動物的作用提供了在水生及湖沼畜欄條件下所進行的實驗的資料。在這些實驗中，采用了兩種濃度的硒，即0.1毫克硒/公升和1.0毫克硒/公升，然而，由所采用的這兩種濃度對浮游動物群產生了消極作用，可以認為，對于將硒安全地用于旨在改善所進行試驗的湖的汞含量來說，這樣的濃度是太高了。
Klaverkamp等人(1983年)進行的實驗表明，水中硒濃度為11毫克/公升時，經75小時后，便會導致50%的狗魚死亡。實驗還證實了這樣一種趨勢當硒濃度較低時(1微克硒/公升)，魚體內的汞含量減少;反之，硒度較高時(100微克硒/公升)，則得到持久的汞含量。用放射性標記汞所進行的實驗得到相應的結果，這些實驗表明，當硒濃度較低時(1至10微克硒/公升)，肌肉組織中汞的積累較少，而硒濃度較高時(100微克硒/公升則汞含量持久不變。Lindestrom和Grahn于1982年對被礦井水污染的湖泊作了調察研究，發(fā)現沉降物中含有由礦井水帶來的高比例的汞。經過與瑞典北部和中部未被污染的湖泊(其含汞量分別為0.23微克/公斤和0.53微克/公斤)比較，證實狗魚中含少量的汞(0.08微克/公斤)。還確定了沉降物中金屬污染程度與狗魚體內汞含量之間的穩(wěn)固的負關系。然而，他們未研究其原因，也未嘗試對這種因素產生的現象和跡象作出解釋。
硒對魚體內汞生物積累的影響這一課題，在加拿大已進行了研究。在1983年出版的若干篇論文中，Turner、Rudd和Switch報導了根據實驗生態(tài)系統(tǒng)而進行的試驗，這些試驗分別采用1微克硒/公斤、10微克硒/公升和100微克硒/公升三種濃度的亞硒酸鹽。據報導，汞在若干生物區(qū)系內積累的程度已按與濃度有關的方式下降，當硒濃度為100微克/公升時，汞含量下降至最低。經過試驗，發(fā)現魚體內汞含量下降的大小與積累的硒成正比。
迄今為止，硒吸收魚體內積累汞的機理的有關文獻還十分貪乏。然而，一個顯而易見的設想是用各自獨立的接受器來控制所吸收的硒量和汞量。實驗結果可以說明，汞接受器的數量隨著魚齡的增長而增加。接受器被汞“充填”的程度與環(huán)境的汞濃度成正比。
就機理和化學平衡作用而言，加入硒的結果是很復雜的。迄今為止，這種結果對動物區(qū)系的生物化學作用以及對整個湖系統(tǒng)的作用，人們還未充分地研究。
魚體內汞的生物積累的下降，很可能主要是由于湖中汞化學平衡系統(tǒng)的變化造成的。汞和硒形成了極穩(wěn)定的化合物-硒化汞，這樣，與硒結合的汞不大可能在湖系統(tǒng)產生生物循環(huán)。硒的另一個重要作用在于硒極有可能積極地在魚的生化系統(tǒng)中起作用，在魚的肌內中加速分解汞與肌肉的結合以增強硒與汞的結合。這一結論由以下所述證實硒加入后很快起到降低汞含量的作用。
本發(fā)明的目的在于提供一種用硒處理受汞污染的湖泊的方法，該方法無需限制地使用大批量的硒添加劑，以便迅速而實用地降低魚體內的汞含量。
為此，本發(fā)明的特征在于以下權利要求
的步驟所述。
也就是說，用包含在載體或基質材料中的硒處理湖泊，所述的載體或基質材料可使硒鹽以可控的方式從其中瀝出，以便硒向周圍湖水分散。載體材料可以呈任何合適的形式。材料的選擇并不嚴格，只要在使用時硒能以可控制的方式從基質中瀝出即可。不過，最好將硒鹽放在以橡膠為基質或以硅為基質的材料中。這類材料最好是生物降解的材料。
就處理每公升水而言，硒的含量最好維持在低于10微克硒的水平。而能有效地處理湖水的最低硒含量則因地而異。所推薦的最佳含量為1-3微克硒/公升。在處理過程中，最好分批地將硒放入水中。先在較短的期間里，如半個月至一個月，使水中的硒含量達到理想(有效)的水平，即低于10微克/公升，最好為1-3微克/公升。然后，硒鹽以一定的方式從載體材料中瀝出，使湖中的硒保持均勻的水平。處理完畢后，最好從湖中取出載體材料。
現根據實施例，更詳細地介紹本發(fā)明。
實施例1984年，開始用硒處理湖泊，以降低湖中魚體內的汞含量，或至少減少吸入的汞量。所要處理的湖由縣管理委員會和Boliden Metall AB選擇。選定的標準湖，主要是位于瑞典Vasterbotten縣里的Skelleftea和Burtraesk間的“Olterjaern”湖。下面是取自該湖的數據。
面積 15公頃體積 450000立方米沉淀面積 約500000立方米PH 6.2該項目開始于1984年6月。通過分析水樣及魚樣，確定參比值。
然后，用硒處理湖。這種硒呈亞硒酸鈉的形式包含在有關的丁苯橡膠基體中，該橡膠基體緩慢而可控地使硒向周圍的湖水分散。橡膠基體包含的重量百分比分別為40、45和50的亞硒酸鈉(大約相當于18、20和22%Se)，基體或載體的剩余部分包括呈塊狀的惰性生物降解的合成橡膠。根據所使用的硒的數量和橡膠塊的大小，控制硒從相應載體瀝出的速率。
將含有硒的橡膠塊置于四個封口的尼龍網袋中，把網袋往下放到湖中適當的位置，大約在湖水表面下1米的深度，以便使硒向周圍湖水分散。借助于鉛塊重量來使網袋固定在一定的位置上，并用bouys作標記。
在實施該項目前，OElterjaern湖原來的硒和汞的含量分別為0.4微克/公升和0.03微克/公升。經過一個月的處理之后，取第一批分析試樣，發(fā)現硒在整個湖里已得到良好循環(huán)，整個湖幾乎含相同量的硒。
按水體積回收的硒僅為其放入湖里的量的55%。余下的硒被吸收于沉降物中和懸浮的有機材料上，轉化為揮發(fā)性物質，與生物量結合，或者剩余的硒與流出物一起從湖中排出。
在實施該項目時，發(fā)現湖水中理想的硒含量變化很小。下面表1匯總了有關湖水試樣的分析結果。相似試樣取自湖深1米處。
表1導電率，平方米西門子日期 硒微克/公升 PH /摩爾(ms/m)840905 5.3850416 4.7 6.0 3.7850619 2.2 6.3850829 3.4 6.4 2.9860603 2.3 6.1 2.8
在這段時間內，以早期的分析數據為起點，根據所設想的能夠與沉降物和生物量結合的硒的數量，同時根據會與流出物一起消失的硒的數量，并考慮到流入物等因素，將硒計量加入周圍湖水。在第一個處理年中，76%放入湖中的硒與沉降物和生物量結合，并從系統(tǒng)向周圍分散，這是假定所得到水文數據和所采用的有關沉積面積是正確的。在第二個處理年中，相應的結果為57%。分析了水樣以測定水的含硒量。
分別對于參比年1984年、處理年1985年和1986年捕獲的狗魚和河鱸的硒含量和汞含量進行了分析。有關河鱸的分析結果，分別顯示于圖1和圖2。經過比較，可以看出，經過每年處理后，河鱸的汞含量顯著下降。汞含量的這種逐年下降以及參比汞含量的下降，取決于魚的大小。在第一個處理年期間，河鱸的硒含量增加，接著在第二個處理年中，硒含量下降至1.1毫克/公斤。
分析結果表明，僅僅經過一年的處理，河鱸中的汞含量便顯著下降。如圖3所示，在整個重量范圍(即不同大小的河鱸)內，汞含量下降了50%，低于黑名單水平。狗魚硒含量的變化與河鱸硒含量的變化相一致。
在實施本發(fā)明的方法時，以取自OEltertjaern湖的數據為基礎，將硒處理前后的狗魚和河鱸的Hg/重量比率進行比較，以進一步證實硒在降低魚體的汞含量方面的作用。在按本發(fā)明方法處理湖前，汞與狗魚重量的平均比值為1.9，處理后的平均比值為1.1;就河鱸而言，相應的結果是平均值由23下降至4(毫克/公斤∶公斤)。由于沒有理由相信，經硒處理后，魚的生長會隨著滯留的汞含量而增長，因而Hg/重量比率減小，僅能解釋為魚體內汞含量的減少。
因此，按本發(fā)明，將硒投放于湖中，可降低魚體內吸入的汞量。汞含量降低是通過將比較小量的硒加入于水中，該小量硒不會對其他生物體產生有害作用。
附圖簡要說明
圖1-2是有關捕自OEltertjaern湖中的河鱸的實驗情況，其中的年份0＝1984，是處理前的年份;1＝1985是經過一年處理的年份2＝1986，是經過兩年處理的年份。魚大小表示法A＝8～11厘米;B＝12～16厘米;C＝17～25厘米;A～C＝各種尺寸混合在一起。
圖3是有關捕自OEltertjarn湖中的狗魚(肌肉試樣)的實驗情況，其中的符號□代表用硒處理前(1979-1984);＊代表用硒處理之后(1985-1986);
代表黑名單范圍。
權利要求
1.一種旨在降低魚體內汞含量，用硒處理湖泊的方法，其特征在于將包含在載體材料中的呈硒鹽形式的硒投放到湖中，所述的載體材料能基本上連續(xù)地、可控地使硒向周圍湖水分散。
2.根據權利要求
1的方法，其特征在于載體材料是以橡膠為基質或以硅為基質的生物降解材料。
3.根據權利要求
1和2的方法，其特征在于硒的含量維持在低于10微克/公升的有效水平。
4.根據權利要求
1和2的方法，其特征在于硒的含量維持在1-3微克/公升的水平。
5.根據權利要求
1至4中任一項的方法，其特征在于分批地將硒放入水中。
6.根據權利要求
5的方法，其特征在于先在較短的期間內，將硒的含量提高到有效的水平，然后，維持大體上均勻的硒含量。
專利摘要
本發(fā)明涉及旨在降低魚體內汞含量，用硒處理湖泊的方法，其特征在于將包含在載體材料中的呈硒鹽形式的硒加入湖里，所述的載體材料大體上能連續(xù)地，可控地使硒向周圍湖水分散。載體材料最好是以橡膠為基質或以硅為基質的生物降解材料。最好將硒的含量維持在低于10微克/公升的有效水平。
文檔編號C02F1/52GK87106748SQ87106748
公開日1988年4月13日 申請日期1987年10月1日
發(fā)明者安尼·比耶爾恩貝格, 卡琳·瑪麗安妮·保羅遜 申請人:波利頓股份公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan