瘋癲的帽匠怎麼了：從汞談化學生命週期

2017/08/16 |

| 標籤：

撰文／陳亭瑋│自由寫手

「你可以告訴我該往哪走嗎？」愛麗絲問道。
「那要看妳想去哪裡，這個方向……」柴郡貓舉起右邊的貓掌，「住著瘋帽匠；而那個方向……」牠舉起另一邊的貓掌，「住著三月兔。不管遇到誰都一樣，他們兩個都瘋了。」
──愛麗絲夢遊仙境[1]

十九世紀時國的製帽匠長時間暴露於水銀蒸氣中，被認為總是瘋瘋癲癲的。圖／cea + @flickr, CC BY 2.0

十九世紀的英國帽匠為什麼瘋瘋癲癲的？

十九世紀時，一種職業病時常出現於英國的製帽匠身上，症狀包括流口水、掉頭髮、肌肉抽搐、走路搖晃，說話思考困難、甚至產生幻覺、異常興奮或情緒不穩等，英文諺語的「跟帽匠一樣瘋」（mad as a hatter）很可能便是因此而來。現在則認為當時的這類職業病，應該就是水銀中毒。在十八、十九世紀，水銀常常用於處理帽子的毛皮原料；帽匠們會長時間暴露於水銀蒸氣中，在還不明白水銀毒性的年代裡，他們被認為總是瘋瘋癲癲的，可這些其實都是經水銀引發的中樞神經中毒的症狀。

水銀 ── 也稱為汞 ── 是個相當特別的存在。汞是唯一在常溫下為液態的金屬元素，具有密度大、導電性佳等特性。圖 / wikipedia

在眾多的金屬元素中，水銀 ── 也稱為汞 ── 是個相當特別的存在。汞是唯一在常溫下為液態的金屬元素，具有密度大、導電性佳等特性。過去西方煉金術認為水銀為金屬的第一物質，煉丹師也以硃砂（琉化汞）作為煉丹的重要原料；現今的水銀則多應用於水銀電池、電源開關、繼電器、螢光燈管、溫度計、血壓計等。然而，雖然被普遍使用在許多日用品中，水銀對於人體與環境都有一定的毒性，那麼，人們究竟如何管理這類的有毒物質呢？

如何了解產品對環境的影響？「生命週期評估」

生命週期評估流程。圖／U.S. Environmental Protection Agency @www.epa.gov, CC0

現今人們對於有毒物質的了解更多，自然不會像十八、十九世紀的製帽工業，任由工人曝露在水銀蒸氣中。但現代產品的製造流程也相對更為複雜，如幾乎人手一支的「手機」便結合了許多電路製程，每種過程中都可能產生毒性物質，因此根據不同的化學物質種類，我們需要有詳細的評估與管理方法。針對會廣泛使用於製造過程或民生用品的毒性化學物質，通常會進行「生命週期評估（Life Cycle Assessment, LCA）」，從原料取得、生產、使用到最後處置（回收或廢棄），評估出整個產品生命週期裡可能造成的環境影響。

「生命週期評估」的概念早在 1969 年便被提起，直到 2002 年才由聯合國環境規劃總署（United Nations Environment Programme, UNEP），與環境毒理化學協會（Society of Environmental Toxicology and Chemistry, SETAC）共同合作推行，將其實際應用至產業生產及政府決策之中。例如水銀對生物體具有相當強的毒性，且能長時間停留在環境中、進行生態累積（由於生物累積放大效應，因此許多大型魚類如鯊魚、旗魚等較高階的消費者，體內的水銀濃度會較高），所以使用水銀的產品，應該要進行「生命週期評估」管理。生命週期評估可以初步區分為幾個階段，包括原物料開採與加工、半成品及產品製造、消費使用以及廢棄物處理與回收；目標是對於有毒物質「從搖籃到墳墓」完整監管，沒有遺漏。

「從搖籃到墳墓」看水銀如何進入臺灣環境

我們以「汞」在臺灣如何進入環境中為例，來看看生命週期評估會關注到的項目。在原物料開採階段，臺灣本島並無汞礦的開採，絕大多數含汞相關的原料都是進口，其中以「原油」（因為總量最大）占了含汞量的最大宗，其次則為煤礦、天然氣、水銀及液化石油氣。然而，除了總量，不同原料的「應用方式」也會大幅影響汞對環境的後續影響，我們暫且分為空氣污染源與水污染源來分析。

在原料階段，汞的空氣污染源主要和燃煤有關，如主要用來發電的燃煤發電鍋爐，與燃煤汽電共生鍋爐.；水的污染源則主要來自金屬基本加工。

到了半成品及產品製造階段，汞的空氣污染源主要有工業中處理水泥原料的水泥旋窯、生產鋼的電弧爐以及煉鋼用的燒結爐；水污染則來自於電鍍業、印刷電路板製造業、晶圓製造及半導體製造業。而在最後的廢棄物處理與回收階段，水污染源主要集中於工業區的汙水系統；空氣的汞污染則主要來自垃圾焚化爐以及火葬場；另外還有因一般垃圾焚化的飛灰跟底渣造成的土壤污染。

說到這，大家應該可以看得出來，「生命週期評估」需要追蹤毒化物從開採、原料進出口、產品製造到廢棄、回收各階段的分布狀況，才能夠針對每個階段進行管理。舉例來說，如果希望降低汞在空氣中的排放量，第一步當然是去改善最大宗的空氣污染源，也就是水泥窯以及燃煤發電的汞排放狀況啦。

這樣的「生命週期評估」概念主要會應用在判斷產品對環境的影響，希望在每個階段減少資源消耗、改善產品性能，而毒化物自然是其中非常重要的一環。今日人們如果要開一家製帽工廠，在評估初期就可以判斷水銀的毒性太高，而採取其他更安全的製程取代它，工廠帽匠也不會再瘋瘋癲癲的了！

無法承受更多的汞 ── 用「水俣公約」對汞污染說不

全球汞釋放量，時間軸為公元前 2000 年至西元 2000 年，可以看到環境中的汞含量自西元 1850 年左右驟增。圖片來源：https://doi.org/10.1021/acs.est.7b00451

前面講了這麼多臺灣環境中的汞污染源，主要都與工業有關，根據統計，目前人為造成的汞空氣污染排放約為 1200 至 2000 噸；但其實自然的力量也不容小覷。自然界裡本來就存在汞，地殼中的濃度約有 0.08ppm，而每年的火山噴發與森林火災等天然因素，排放至大氣的汞就可達每年 2000 噸。

由於汞能夠在大氣中長途傳播，會長久存在在各生態系中形成生物累積作用，甚至可能影響北極地區，世界上已有許多國家開始努力，希望盡可能減少汞的污染。

2013年聯合國水俣公約開放簽署宣傳。圖／UNEP @UNEP, Cridet UNEP

2013 年 1 月，147 個國家終於在四年的協商後達成共識，同意控制汞污染的「水俣公約」[2]，將於 2020 年禁止含汞產物的進出口、疫苗跟補牙材料應更換為無汞材質、降低小型淘金產業對汞的使用，並使用最佳控制技術降低工業污染源（燃煤電廠、工業鍋爐、鋼鐵業）的汞排放。水俣公約將於 2017 年 8 月 16 日正式生效，從此開始，讓汞逐步從我們的生活中消失吧！

我們也把文章重點整理成一份懶人包囉，一起來看看十九世紀帽匠的故事吧！

十八、十九世紀的帽匠們常有看起來「瘋瘋癲癲」的職業病，現代學者認為這是因為他們長期暴露在水銀蒸汽中，產生汞中毒的現象。

汞多從水污染與空氣污染進入環境，而且會長時間停留在環境中、進行生態累積。幸好，現代人們已對毒物有更多認識，也發展出「生命週期評估（Life Cycle Assessment, LCA）」，從原料取得、生產、使用到最後處置（回收或廢棄），評估出整個產品生命週期裡可能造成的環境影響。

在知道汞的毒性與風險後，我們能怎麼做呢？除了有意識地挑選產品外，也可以進行含汞產品的回收喔！

在2013年由147個國家達成的「水俣公約」也即將限制汞產物進出口，以及其在產業上的應用，希望使汞一步步從人們的生活中消失。

備註：

[1] 亦有人考據認為愛麗絲夢遊仙境中的瘋帽匠有實際的指涉人物，不見得只代表水銀中毒，但可以確定作者相當熟悉英文諺語的「跟帽匠一樣瘋」（mad as a hatter）的實際狀況。
[2] 「水俣（讀音：ㄩˇ / yǔ）」為日本熊本縣地名，於 1956 年發生大規模汞中毒公害疾病「水俣病」，因此防止汞害的公約以此命名。

參考資料：