礦區(qū)土壤Hg污染及來(lái)源

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本文作者：邱煒羅先熔作者單位：青海省地質(zhì)礦產(chǎn)研究所青海省青藏高原北部地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

樣品的采集和加工

樣品的采集和加工是分析工作的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，由于汽油中汞的排放主要集中在公路邊，公路及其兩側(cè)的土壤和生物則成為接受汽車(chē)尾氣的主要場(chǎng)所，所以為了減少汽車(chē)尾氣中汞污染的影響，取樣點(diǎn)應(yīng)該盡量避免在車(chē)流密集處，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)盡量避免人為垃圾的污染。蔬菜樣品的采集選擇的是銅坑礦區(qū)農(nóng)田內(nèi)種植范圍最廣的、最具有代表性的小白菜。樣品每隔20~40m取一個(gè)樣（按實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整）。蔬菜樣品的加工要保持樣品原有的成分，加工過(guò)程中不污染樣品。根據(jù)研究的需要，將蔬菜的食用部分切碎，放入烘箱中烘干（溫度設(shè)置50℃），之后研磨粉碎，用樣品袋封存，放于干燥器皿中保存待用。土壤樣品采集的原則是在所采集蔬菜樣的采樣點(diǎn)1m范圍內(nèi)，對(duì)稱(chēng)采集3~4個(gè)點(diǎn)的土壤，去掉表層的浮土，在0~20cm的深度范圍取土壤組成一個(gè)混合樣。采集回來(lái)的土樣，放在陰涼、干燥、通風(fēng)、無(wú)特殊氣味和附近沒(méi)有污染源的室內(nèi)進(jìn)行風(fēng)干，碾碎土塊，過(guò)150μm篩，最后裝入樣袋，放入干燥器保存?zhèn)溆谩?/p>

樣品的分析處理

樣品汞含量的測(cè)定采用RG-1D型熱釋測(cè)汞儀，RG-1D型熱釋測(cè)汞儀屬于單光束單波長(zhǎng)冷原子吸收型儀器，該儀器采用單波長(zhǎng)原子吸收測(cè)汞儀直接熱解樣品的抗干擾氣體新原理，排除固體樣品熱解產(chǎn)生的干擾氣體，從而保證了進(jìn)入儀器的氣體中只有汞及不構(gòu)成干擾的氣體。該儀器除具有極強(qiáng)的抗背景干擾能力外，還具有檢出限低、精度高、基線穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。該儀器配置了A/D接口，外接電腦，功能強(qiáng)大的專(zhuān)用軟件能夠完成除進(jìn)樣以外的所有控制與運(yùn)算過(guò)程，同時(shí)完成峰值與積分汞濃度直接測(cè)量。在計(jì)算機(jī)及測(cè)汞軟件支持下，測(cè)試操作過(guò)程簡(jiǎn)單快速自動(dòng)高效。

結(jié)果分析

將采集的銅坑礦區(qū)的蔬菜和土壤樣品進(jìn)行汞含量分析，結(jié)果見(jiàn)表1和圖1。本次共采集蔬菜樣品40個(gè)，汞的平均含量為0.626mg/kg，含量范圍為0.104~6.412mg/kg，根據(jù)國(guó)家蔬菜監(jiān)測(cè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB2762-1994，汞含量應(yīng)該不大于0.01mg/kg，但是本次所采集的所有蔬菜樣品，其汞含量均超出了國(guó)家蔬菜監(jiān)測(cè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的蔬菜中汞含量，超標(biāo)率已達(dá)100％，最大超標(biāo)641倍，平均61.5倍。本次工作共采集土壤樣品40個(gè)，汞含量平均值為0.573mg/kg。含量范圍為0.275~3.529mg/kg。我國(guó)無(wú)公害蔬菜基地汞含量標(biāo)準(zhǔn)為0.3mg/kg，根據(jù)此次菜地采集的土壤樣的分析結(jié)果顯示：有39個(gè)樣品汞含量超過(guò)無(wú)公害蔬菜土壤標(biāo)準(zhǔn)，占樣品總數(shù)的97.5％，說(shuō)明菜地土壤已經(jīng)受到污染，但是在超標(biāo)樣品中有97.3％的樣品均未超過(guò)國(guó)家三級(jí)土壤標(biāo)準(zhǔn)范圍（1.0mg/kg），所以總的來(lái)說(shuō)，污染尚不嚴(yán)重。

銅坑礦區(qū)汞污染來(lái)源分析

從本次研究的蔬菜樣品來(lái)看，蔬菜汞含量與土壤汞含量相關(guān)性非常差，即土壤汞含量對(duì)蔬菜汞含量的貢獻(xiàn)很小。蔬菜中汞的來(lái)源比土壤要復(fù)雜，據(jù)牟樹(shù)森、青長(zhǎng)樂(lè)研究顯示：作物吸收汞有兩個(gè)途徑：一是由葉片的氣孔從大氣中吸收，二是由根系從土壤中吸收。由于小白菜是一種葉食性蔬菜品種，葉子發(fā)育，與大氣接觸面廣，所以除了土壤汞的污染之外，大氣汞污染也是導(dǎo)致小白菜汞含量過(guò)高的一個(gè)重要原因。從本次研究的土壤樣品來(lái)看，雖然總體上汞污染屬于輕度污染，但是其中已經(jīng)有97.3％的樣品均未超過(guò)國(guó)家三級(jí)土壤標(biāo)準(zhǔn)范圍。一般來(lái)講，土壤汞的來(lái)源主要受兩方面因素的制約：一方面是自然作用形成的原生環(huán)境的制約，其汞分布的特點(diǎn)是，不同母質(zhì)、母巖形成的土壤其含汞量存在很大差異，而廣西整體的土壤汞含量偏高可能就與此相關(guān)；另一方面是受人類(lèi)活動(dòng)造成的次生環(huán)境的制約，其釋放出來(lái)的汞不斷疊加在土壤汞的分布之上，而使土壤汞的分布復(fù)雜化和形成不同程度的污染。金屬礦區(qū)汞污染傳播及居民受汞污染途徑很多、且復(fù)雜。一方面，礦山的采、選、冶等礦業(yè)活動(dòng)向大氣釋汞；另一方面，長(zhǎng)期的外力地質(zhì)作用，使暴露于地表的礦渣不斷向環(huán)境釋汞。因此，礦區(qū)居民通過(guò)吸入大氣汞、飲用汞污染水體，或者通過(guò)食用蔬菜、谷物，或食入豬、魚(yú)、牛、雞等攝食牧草、蔬菜、飼料、谷物的動(dòng)物等食物鏈的傳輸，將會(huì)導(dǎo)致體內(nèi)汞的攝入，見(jiàn)圖2。

銅坑礦區(qū)汞污染的防治方法研究

礦業(yè)活動(dòng)是環(huán)境中重金屬的最主要來(lái)源。金屬礦山開(kāi)發(fā)的采、選、冶都會(huì)向環(huán)境中排放重金屬元素。由圖2可以看出，治理銅坑礦區(qū)汞污染最基本的方法就是切斷汞污染源，此外，與大氣、水體相比，土壤對(duì)汞具有長(zhǎng)期累積性，而且土壤具有較大的容納力，所以對(duì)土壤汞污染的治理也成為了一個(gè)刻不容緩的問(wèn)題。目前，治理土壤汞污染的途徑主要有兩種：一種是改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，使其固定，降低其在環(huán)境中的遷移性和生物可利用性；另一種是從土壤中去除重金屬汞。常用的方法有客土法、固汞法、水洗法、熱解析法、電解法、生物修復(fù)法。

由于銅坑礦區(qū)內(nèi)各不同地區(qū)的差異性，所以應(yīng)該針對(duì)不同地區(qū)的土壤汞污染，采用不同的治理方案。基于此點(diǎn)，提出以下防治措施。針對(duì)受汞污染嚴(yán)重的尾砂壩區(qū)、礦石堆積區(qū)等地區(qū)，先在其周?chē)拗鷫Γ纯梢詼p少汞和其它重金屬元素流入環(huán)境，也可以為將來(lái)的金屬元素回收做好準(zhǔn)備。由于修筑圍墻并不能完全阻擋汞的流失，所以還可以在圍墻的周?chē)靡恍┠芪展奈镔|(zhì)填埋，如客土法中的高嶺土，高嶺土由于其疏松性和多孔性，對(duì)汞具有很強(qiáng)的吸附能力，可以起到強(qiáng)有力的屏障作用。針對(duì)受汞污染的山地，可以直接利用植物修復(fù)法，大規(guī)模種植一些超富集汞的生態(tài)型植物，如海州香薷、鴨跖草、高山漆古草、蠅子草、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，減少進(jìn)入環(huán)境中的汞，而且還可以改善空氣質(zhì)量，綠化環(huán)境。針對(duì)受汞污染的農(nóng)田地區(qū)，宜采用固汞法，向土壤中施用一些堿性化肥，可以提高土壤中的pH值，從而把土壤中的一價(jià)汞或二價(jià)汞轉(zhuǎn)化為難溶和難遷移的汞的形式。針對(duì)受汞污染的道路、住宅地區(qū)，宜先采用客土法，從別處運(yùn)土過(guò)來(lái)覆蓋在上面，然后再用植物修復(fù)法，覆蓋的客土可以阻礙已被汞污染的土壤向大氣釋放汞，而種植的植物也可以吸收土壤中的汞。

總的來(lái)說(shuō)，針對(duì)銅坑礦區(qū)土壤汞污染的治理要本著“植物修復(fù)法為主，其它修復(fù)法為輔”的原則，因?yàn)橹参镄迯?fù)法具有其它修復(fù)法所無(wú)法比擬的費(fèi)用低廉，同時(shí)植物修復(fù)法也可為礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境創(chuàng)造有利的條件，對(duì)可持續(xù)發(fā)展這一永恒主題也有著積極的影響。

立足現(xiàn)在，展望未來(lái)，我們相信經(jīng)過(guò)以上多種不同的有針對(duì)性的措施對(duì)銅坑礦區(qū)進(jìn)行治理之后，礦區(qū)的環(huán)境將會(huì)有一個(gè)較大的改善。不但可以防止未來(lái)時(shí)期汞污染對(duì)礦區(qū)居民健康的潛在危害，而且可以改善礦區(qū)的環(huán)境，形成一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)型礦區(qū)環(huán)境。