模拟降雨对汞尾矿中总汞的影响

唐帮成，王仲如

(铜仁学院材料与化学工程学院，贵州　铜仁　554300)



模拟降雨对汞尾矿中总汞的影响

唐帮成，王仲如

(铜仁学院材料与化学工程学院，贵州铜仁554300)

为测铜仁市汞矿区尾矿对周边土壤及地下水的影响，并对近年来铜仁市治理汞尾矿污染及处理工作提供参考意见，作者对铜仁市金鑫矿业选冶厂的汞矿渣及周边农田、菜地、林地土样进行科学采集。本实验分别对矿渣样、厂区周围土样的混合样及混合土与矿渣1:1上下混合样进行了淋洗，并探究了pH和淋洗液容量对淋洗效果的影响。同时采用浓硫酸、溴酸钾和溴化钾电热板加热消解土壤的方法和原子荧光光度计测溶液中总汞含量的技术，对该淋洗样的汞含量进行测定。研究表明：pH对淋洗效果的影响不显著，淋洗液容量对不同样品的淋洗效果不同。分析结果表明厂区周围土样的混合样的淋洗样中汞含量严重超过国家标准。虽然，近年来大力倡导客土法治理土壤汞污染，但是，汞污形势依然严峻。

模拟降雨；汞尾矿；淋洗；土壤；总汞含量；影响

随着工业的发展，重金属尾矿污染日益严重。目前，铜仁汞尾矿处理问题日益严重。不正当处理导致所含汞进入土壤、地下水和大气，使得土壤、地下水和大气的汞污染日益严重，破坏了周围的生态环境，并通过食物链对人体健康造成严重危害。汞在土壤、废渣中的迁移转化受到多方面因素的影响，土壤酸度是其重要因素之一。而铜仁处于亚热带季风湿润气候区，降水量充足，年均降水量达到1100～1400 mm。

为此，本实验通过淋洗的途径模拟降水，研究不同的样品中汞含量的差异，对汞尾矿处理厂的周围生态环境的影响评估具有重要的意义，为尾矿污染区的修复奠定基础。同时，对于万山的汞尾矿的处理和污染区的修复提供意见。

1　实　验

1.1采集土壤样品

1.1.1采样点的选择

在铜仁地区金鑫矿业选冶厂厂区及周边境内，选取了9个采样点，它们分别是：厂区外白菜地、厂区外田地、厂区外水坑、厂区外杂草地、厂区内杂草地、厂区内渠道旁、厂区外坡地、厂区外油菜地、厂区外林地。

1.1.2采样方法

采样深度约为0～20 cm。土壤为自然土，同一地点随机采集三份土样，然后组成混合土样；对于耕地，按照田地形状，按对角线取出3～5份土样混匀，最后将所有的土样混合到一起，27.5 ℃下烘干，按照四分法取出其中一份。采样时，按照土壤样品的采集方法，用专业金属制采样器具，在选定地点挖取0～20 cm得土样，装入经清洁处理的塑料袋中。并于该塑料袋中放置一张标有：采样地点、采样人、采样日期、采样矿山距离等信息的标签。为防止塑料袋子意外破损，致使土样混杂、污染，可再另套一个塑料袋，在外层贴上一张标有同样信息的标签，以便分类和高效查询，最后封口保存。

1.1.3样品的预处理

将从野外采集的土壤样品带回学校后，立即着手土样的处理工作。处理流程为：混合土样→反复采用四分法初步获得适量土样→风干，粉碎→取一小部分土壤及矿样过筛(100 目)→采取四分法，各取其中一份装入棕色瓶,贴上标签避光保存，以待取用，另外的样品用来进行淋洗实验。

1.2实验仪器

AFS-3100型双道原子荧光光度计；AL204精密电子分析天平；可调式电热板。

1.3分析方法

用25 mL移液管移取100 mL样品液于250 mL锥形瓶中，并分别依次加入5 mL浓H2SO4、5 mL溴化剂，振荡摇匀，20 ℃ 以上室温放置5 min以上。试液中有黄色溴释出。向锥形瓶中加入3颗沸石，插入漏斗，擦干瓶底，然后用可调式电热板加热煮沸10 min，取下冷去，最后移至50 mL容量瓶中定容。然后，用北京海光仪器公司生产的，型号为AFS-3100型双道原子荧光光度计进行测定。

2　结果与讨论

经过2014年6月和12月考查了在金鑫选冶厂周边不同地区的样品，分析经淋洗后待测液中总汞的变化。

溶出率的计算公式：

2.1矿渣样结果分析

表1结果表明矿渣样淋洗待测液(稀释2倍)的总汞含量变化范围0.2247～11.4234 μg·L-1，根据实验所测矿渣样中的总汞含量41.96 μg·L-1可得，矿渣样的总汞溶出率为0.04%～1.85%,平均溶出率为0.95%。实验1结果表明淋洗液的体积对淋洗效果有影响，在淋洗液体积达到2000 mL时，淋洗效果最好，矿渣中的汞析出量最多。

表1　矿渣样淋洗待测液的总汞含量

图1　土样浓度曲线

2.2混合土样结果分析

表2结果表明混合土样淋洗待测液(稀释2倍)的总汞含量变化范围为0.9866～20.6914 μg·L-1，根据实验所测混合土样的总汞含量103.98 μg·g-1可得，混合土样的总汞平均溶出率为为0.71%。实验2结果表明汞含量随着淋洗液体积的增加而趋于平稳，说明土壤汞的淋洗仅限于初期汞淋洗，与淋洗液的容量无关。

表2　混合土样淋洗待测液的总汞含量

图2　矿渣样浓度曲线

2.3矿:土为1:1样结果分析

表3结果表明矿:土为1:1样淋洗待测液(稀释2倍)的总汞含量变化范围为0.2228～1.7073 μg·L-1，根据实验所测矿:土为1:1样的总汞含量73.05 μg·g-1可得，矿:土为1:1

的总汞溶出率为0.02%～0.16%，平均溶出率为0.09%。实验3结果表明混合土与矿渣1:1上下混合样的汞析出量与淋洗液的体积有关，在淋洗液体积达到1000 mL时，淋洗效果最好。

表3　矿:土1:1样淋洗待测液的总汞含量

图3　土矿样浓度曲线

3　结论与展望

本文对铜仁地区金鑫选冶厂周边土壤、矿渣进行采集、分析研究。结果表明：矿渣样的溶出率最高，混合土样次之。矿:土1:1样的溶出率比矿渣样的溶出率少了一个数量级，因此矿:土1:1样的溶出率表明土壤对汞有良好的吸收作用。

表1结果表明，2000 mL时汞溶出率最高，据此在对汞矿渣进行客土法、填埋法处理之前，可采取淋洗措施对尾矿进行预处理，再进行后续处理，如此能减少汞的溶出量，从而减小汞对土壤和地下水的污染。

实验测得金鑫选冶厂周边混合土壤的总汞含量平均值为103.98 mg·kg-1，且对居民区影响大，明显高于《土壤环境质量标准》GB15618-1995中土壤总汞的含量1.0 mg·kg-1(pH 大于7.5)。这项结果表明厂区周边的居民生活条件较恶劣，其周边土壤汞含量过高，间接危害到该地区居民的健康状况。

在选冶厂厂区内有大量人员和机械正在用客土法改良当地土壤。从长远来看，这是一个好的迹象。最近几年，当地政府已经开始意识到治理污染的重要性和迫切性，并持续加大人力、物力、财力的投入力度，我们有理由相信，未来汞污染势情一定能得到控制。事实上治理汞污染是一项长期和综合的重大工程，客土法短期内可能获得一定效果，但难以从根本上解决汞污染问题。因此，寻求一种更有效的降低汞污染的修复方式是一个富有意义的课题。本文对土壤中总汞含量进行分析，对汞的各种形态及其含量进行分析是一个值得深入分析的角度。

[1]丁疆华.土壤汞吸附和甲基汞的影响因素[J].中山大学研究生学刊(自然科学版),2000,21(2):104-108.

[2]车霏霏.模拟酸雨对小白菜体内Zn污染分布的影响研究[D].长春:吉林大学硕士学位论文,2013:8-10.

[3]杨秀勋,王丽,李瑞晨.铜仁市酸雨特征分析及应对措施[J].安徽农业科学,2012, 40(15):8632-8635.

[4]吴万明.铜仁市茶树黑毒蛾局部发生的原因及防治对策[J].植物医生,2012,25(5):26.

[5]洪茵,丁健华,黄美珍. 微波消解冷原子吸收光谱法测定环境土壤中微量汞[J]. 中山大学学报论丛,2005,25(4):376-379.

[6]陈展,尚鹤.接种外生菌根菌对模拟酸雨胁迫下马尾松营养元素的影响[J].林业科学2014,50(1):156-157.

Simulated Rainfall of Total Mercury in Mercury Tailings

TANGBang-cheng，WANGZhong-ru

(College of Material and Chemical Engineering, Tongren University, Guizhou Tongren 554300, China)

As to study mercury district tailings on surrounding soil and groundwater, and provide the reference opinion for management work to the mercury pollution of tailings and processing in recent years, mercury in Jinxin mineral smelting and mining factory of the slag and the surrounding farmland, vegetable field, woodland soil samples was scientific acquisited. The slag samples, the factory samples from the mixture of soil sample and sample mixed 1:1 with slag were used for leaching from top to bottom, and the influence on the effect of pH and eluent volume of elution was explored. At the same time, using concentrated sulfuric acid, potassium bromide and potassium bromate heating electric hot plate digestion method and atomic fluorescence photometer measurement for the soil total mercury content detection, mercury of the leaching sample was determined. Studies showed no significant influence on the effect of pH on the elution, eluent capacity on the elution effect was different in different samples. Analysis results showed that mercury content of leaching sample in the mixed sample of factory surrounding soil seriously exceed the national standard. Although, in recent years it was called for replace with out-soil method to control soil mercury pollution, however, mercury pollution situation was still grim.

simulated rainfall; mercury tailings; Leaching; soil; total mercury content; impact

贵州省科技厅联合基金项目(黔科合LKT字[2012]15)。

唐帮成(1965-)，男，副教授，研究方向：环境污染与防治。

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1001-9677(2016)07-0153-03