矿区土壤Hg污染及来源

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本文作者：邱炜罗先熔作者单位：青海省地质矿产研究所青海省青藏高原北部地质过程与矿产资源重点实验室

样品的采集和加工

样品的采集和加工是分析工作的一个重要环节，由于汽油中汞的排放主要集中在公路边，公路及其两侧的土壤和生物则成为接受汽车尾气的主要场所，所以为了减少汽车尾气中汞污染的影响，取样点应该尽量避免在车流密集处，同时也应当尽量避免人为垃圾的污染。蔬菜样品的采集选择的是铜坑矿区农田内种植范围最广的、最具有代表性的小白菜。样品每隔20~40m取一个样（按实际情况适当调整）。蔬菜样品的加工要保持样品原有的成分，加工过程中不污染样品。根据研究的需要，将蔬菜的食用部分切碎，放入烘箱中烘干（温度设置50℃），之后研磨粉碎，用样品袋封存，放于干燥器皿中保存待用。土壤样品采集的原则是在所采集蔬菜样的采样点1m范围内，对称采集3~4个点的土壤，去掉表层的浮土，在0~20cm的深度范围取土壤组成一个混合样。采集回来的土样，放在阴凉、干燥、通风、无特殊气味和附近没有污染源的室内进行风干，碾碎土块，过150μm筛，最后装入样袋，放入干燥器保存备用。

样品的分析处理

样品汞含量的测定采用RG-1D型热释测汞仪，RG-1D型热释测汞仪属于单光束单波长冷原子吸收型仪器，该仪器采用单波长原子吸收测汞仪直接热解样品的抗干扰气体新原理，排除固体样品热解产生的干扰气体，从而保证了进入仪器的气体中只有汞及不构成干扰的气体。该仪器除具有极强的抗背景干扰能力外，还具有检出限低、精度高、基线稳定的优点。该仪器配置了A/D接口，外接电脑，功能强大的专用软件能够完成除进样以外的所有控制与运算过程，同时完成峰值与积分汞浓度直接测量。在计算机及测汞软件支持下，测试操作过程简单快速自动高效。

结果分析

将采集的铜坑矿区的蔬菜和土壤样品进行汞含量分析，结果见表1和图1。本次共采集蔬菜样品40个，汞的平均含量为0.626mg/kg，含量范围为0.104~6.412mg/kg，根据国家蔬菜监测卫生标准GB2762-1994，汞含量应该不大于0.01mg/kg，但是本次所采集的所有蔬菜样品，其汞含量均超出了国家蔬菜监测卫生标准规定的蔬菜中汞含量，超标率已达100％，最大超标641倍，平均61.5倍。本次工作共采集土壤样品40个，汞含量平均值为0.573mg/kg。含量范围为0.275~3.529mg/kg。我国无公害蔬菜基地汞含量标准为0.3mg/kg，根据此次菜地采集的土壤样的分析结果显示：有39个样品汞含量超过无公害蔬菜土壤标准，占样品总数的97.5％，说明菜地土壤已经受到污染，但是在超标样品中有97.3％的样品均未超过国家三级土壤标准范围（1.0mg/kg），所以总的来说，污染尚不严重。

铜坑矿区汞污染来源分析

从本次研究的蔬菜样品来看，蔬菜汞含量与土壤汞含量相关性非常差，即土壤汞含量对蔬菜汞含量的贡献很小。蔬菜中汞的来源比土壤要复杂，据牟树森、青长乐研究显示：作物吸收汞有两个途径：一是由叶片的气孔从大气中吸收，二是由根系从土壤中吸收。由于小白菜是一种叶食性蔬菜品种，叶子发育，与大气接触面广，所以除了土壤汞的污染之外，大气汞污染也是导致小白菜汞含量过高的一个重要原因。从本次研究的土壤样品来看，虽然总体上汞污染属于轻度污染，但是其中已经有97.3％的样品均未超过国家三级土壤标准范围。一般来讲，土壤汞的来源主要受两方面因素的制约：一方面是自然作用形成的原生环境的制约，其汞分布的特点是，不同母质、母岩形成的土壤其含汞量存在很大差异，而广西整体的土壤汞含量偏高可能就与此相关；另一方面是受人类活动造成的次生环境的制约，其释放出来的汞不断叠加在土壤汞的分布之上，而使土壤汞的分布复杂化和形成不同程度的污染。金属矿区汞污染传播及居民受汞污染途径很多、且复杂。一方面，矿山的采、选、冶等矿业活动向大气释汞；另一方面，长期的外力地质作用，使暴露于地表的矿渣不断向环境释汞。因此，矿区居民通过吸入大气汞、饮用汞污染水体，或者通过食用蔬菜、谷物，或食入猪、鱼、牛、鸡等摄食牧草、蔬菜、饲料、谷物的动物等食物链的传输，将会导致体内汞的摄入，见图2。

铜坑矿区汞污染的防治方法研究

矿业活动是环境中重金属的最主要来源。金属矿山开发的采、选、冶都会向环境中排放重金属元素。由图2可以看出，治理铜坑矿区汞污染最基本的方法就是切断汞污染源，此外，与大气、水体相比，土壤对汞具有长期累积性，而且土壤具有较大的容纳力，所以对土壤汞污染的治理也成为了一个刻不容缓的问题。目前，治理土壤汞污染的途径主要有两种：一种是改变重金属在土壤中的存在形态，使其固定，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性；另一种是从土壤中去除重金属汞。常用的方法有客土法、固汞法、水洗法、热解析法、电解法、生物修复法。

由于铜坑矿区内各不同地区的差异性，所以应该针对不同地区的土壤汞污染，采用不同的治理方案。基于此点，提出以下防治措施。针对受汞污染严重的尾砂坝区、矿石堆积区等地区，先在其周围修筑围墙，即可以减少汞和其它重金属元素流入环境，也可以为将来的金属元素回收做好准备。由于修筑围墙并不能完全阻挡汞的流失，所以还可以在围墙的周围用一些能吸收汞的物质填埋，如客土法中的高岭土，高岭土由于其疏松性和多孔性，对汞具有很强的吸附能力，可以起到强有力的屏障作用。针对受汞污染的山地，可以直接利用植物修复法，大规模种植一些超富集汞的生态型植物，如海州香薷、鸭跖草、高山漆古草、蝇子草、蜈蚣草等植物，一方面吸收掉一部分汞，另一方面可以防止水土流失，减少进入环境中的汞，而且还可以改善空气质量，绿化环境。针对受汞污染的农田地区，宜采用固汞法，向土壤中施用一些碱性化肥，可以提高土壤中的pH值，从而把土壤中的一价汞或二价汞转化为难溶和难迁移的汞的形式。针对受汞污染的道路、住宅地区，宜先采用客土法，从别处运土过来覆盖在上面，然后再用植物修复法，覆盖的客土可以阻碍已被汞污染的土壤向大气释放汞，而种植的植物也可以吸收土壤中的汞。

总的来说，针对铜坑矿区土壤汞污染的治理要本着“植物修复法为主，其它修复法为辅”的原则，因为植物修复法具有其它修复法所无法比拟的费用低廉，同时植物修复法也可为矿区的生态环境创造有利的条件，对可持续发展这一永恒主题也有着积极的影响。

立足现在，展望未来，我们相信经过以上多种不同的有针对性的措施对铜坑矿区进行治理之后，矿区的环境将会有一个较大的改善。不但可以防止未来时期汞污染对矿区居民健康的潜在危害，而且可以改善矿区的环境，形成一个可持续发展的生态型矿区环境。