汞管理

水俣公约正式生效 300多年使用历史的水银温度计即将消失?

2017-09-01 13:22:47 化学加

《关于汞的水俣公约》 于2017年8月16日对我国正式生效,此公约要求缔约国自2020年起,禁止生产及进出口含汞产品,那300多年使用历史的水银温度计即将消失吗?

水俣公约源自全球八大公害事件之一的日本水俣病事件。水俣是日本一座靠海的城市, 1956年,水俣湾附近的人们发现有些猫步态不稳,抽搐、麻痹,甚至跳海死去,这些猫被称为自杀猫。后来此地发现有人也患了这种病症,由于病因不明被称作“怪病”,这种“怪病”就是日后轰动世界的“水俣病”,是由于严重的汞污染造成。当时,在日本至少有5万人受到不同程度的影响,确认了2000多病例,重症病例出现脑损伤、瘫痪、语无伦次和谵妄。

提到汞(水银),大部分人首先想到的是水银温度计。水银温度计自1659年被法国布里奥制造出来至今已有300多年历史,因其可测温度范围广、示值准确、稳定性高,且价格低廉、不用外接电源,使用方便等特点,被广泛应用。但因温度计的内充物是水银,一旦破碎,内含水银就会泄露造成污染,甚至会导致汞中毒。一支家用水银体温计含汞约1克被打碎后,外泄的汞会蒸发,一旦汞蒸气被人吸入,会通过血液循环进入人体,造成中枢神经系统损坏等伤害。

为什么明知水银有这么大危害,直到今天人们还在使用水银温度计?其实,在是市面上还有其他内充物的玻璃温度计(如酒精),那为什么其他温度计没有完全替代水银温度计呢?我们以常用的酒精温度计与水银温度计做对比发现,虽然酒精无毒,非常安全,但以酒精为内充物的玻璃温度计,其精度和测量范围受限,仅可用作一般用途(如体温测量),但在高精度宽范围温度测量上,与水银温度计有较大差距。

在温度计发展历史上,有很多科学家花费毕生精力寻找水银的替代物,尝试了很多种单质及化合物,但最后还是回归到水银。日内瓦的德吕斯甚至以一个物理学家的身份热情地呼喊:“自然界给我们这个矿物肯定是为了做温度计”。所以即便水银有很大危害,为了实现测量应用,尤其是实验室精密温度测量应用时,人们仍然需要使用水银温度计。

现在,有了水俣公约的要求,缔约国到2020年将禁止进口和生产含汞产品,水银温度计届时将何去何从?广泛应用了300多年的水银温度计真的要消失了吗?以后就没有高精度的玻璃温度计了吗?必须要用时怎么办?

表1 水银温度计与普通温度计性能对比

科学家们很早就对玻璃温度计中的水银替代品进行了研究,投入了大量的精力,进行了很多材料的实验。近几年德国科学家发现了一种特殊的蓝色有机液体内充物,使用该内充物技术的蓝色有机液体玻璃温度计,可以实现与水银温度计完全相同的准确度和测量范围。该种温度计既解决了精度问题(ACCURACY),又保证绝对安全(SAFETY),所以发明人给了它一个可爱又暖心的名字,ACCU-SAFE。

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ACCU-SAFE无汞高精度玻璃温度计囊括了从-38℃~350℃的几乎所有温度范围段,最高精度可达0.04℃,也适用于校准使用。每个温度计都带有序列号和合格证书,都带有方形塑料套包装,避免运输过程中玻璃温度计损坏。每个温度计可提供校多种准证书,如工厂校准证书、DAkks校准证书、中国计量院校准证书等。

ACCU-SAFE不仅提供常规使用的高精度玻璃温度计,还提供符合多种国际方法标准的高精度温度计,如ASTM 方法标准,ISO-R 1770 / BS 1704 方法标准,IP 方法标准。一些特殊应用的应用,如精密船用、精密冷储存用、精密浸入式等也可以在ACCU-SAFE中找到对应产品。

那还有其他类型的温度计吗?其实根据使用目的的区别,已设计制造出多种温度计。其设计的依据有:利用固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩的现象;在定容条件下,气体(或蒸气)的压强因区别温度而变换;热电效应的作用;电阻随温度的变换而变换;热辐射的影响等。

1.气体温度计:多用氢气或氦气作测温物质,因为氢气和氦气的液化温度很低,接近于绝对零度,故它的测温范围很广。这种温度计精确度很高,多用于精密测量。

2.电阻温度计:分为金属电阻温度计和半导体电阻温度计,都是根据电阻值随温度的变化这一特性制成的。金属温度计主要有用铂、金、铜、镍等纯金属的及铑铁、磷青铜合金的;半导体温度计主要用碳、锗等。电阻温度计使用方便可靠,已广泛应用。它的测量范围为-260℃至600℃左右。

3.温差电偶温度计:是一种工业上广泛应用的测温仪器。利用温差电现象制成。两种不同的金属丝焊接在一起形成工作端,另两端与测量仪表连接,形成电路。把工作端放在被测温度处,工作端与自由端温度不同时,就会出现电动势,因而有电流通过回路。通过电学量的测量,利用已知处的温度,就可以测定另一处的温度。它适用于温差较大的两种物质之间,多用于高温和低浊测量。有的温差电偶能测量高达3000℃的高温,有的能测接近绝对零度的低温。

4.指针式温度计:是形如仪表盘的温度计,也称寒暑表,用来测室温,是用金属的热胀冷缩原理制成的。它是以双金属片做为感温元件,用来控制指针。双金属片通常是用铜片和铁片铆在一起,且铜片在左,铁片在右。由于铜的热胀冷缩效果要比铁明显的多,因此当温度升高时,铜片牵拉铁片向右弯曲,指针在双金属片的带动下就向右偏转(指向高温);反之,温度变低,指针在双金属片的带动下就向左偏转(指向低温)。

5.玻璃管温度计:玻璃管温度计是利用热胀冷缩的原理来实现温度的测量的。由于测温介质的膨胀系数与沸点及凝固点的不同,所以我们常见的玻璃管温度计主要有:煤油温度计、水银温度计、红钢笔水温度计。他的优点是结构简单,使用方便,测量精度相对较高,价格低廉。缺点是测量上下限和精度受玻璃质量与测温介质的性质限制。且不能远传,易碎。

6.压力式温度计:压力式温度计是利用封闭容器内的液体,气体或饱和蒸气受热后产生体积膨胀或压力变化作为测信号。它的基本结构是由温包、毛细管和指示表三部分组成。压力式温度计的优点是:结构简单,机械强度高,不怕震动。价格低廉,不需要外部能源。缺点是:测温范围有限制,一般在-80~400℃;热损失大响应时间较慢。

你的家里,实验室里,工厂里还有水银温度计吗?为了自己和国人的健康和环境,从现在起,主动选择无汞温度计,把汞污染的隐患降到最低,共同携手创建绿色环保无汞环境吧。

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