模擬降雨對汞尾礦中總汞的影響

唐幫成，王仲如

(銅仁學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院，貴州　銅仁　554300)

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模擬降雨對汞尾礦中總汞的影響

唐幫成，王仲如

(銅仁學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院，貴州銅仁554300)

為測銅仁市汞礦區(qū)尾礦對周邊土壤及地下水的影響，并對近年來銅仁市治理汞尾礦污染及處理工作提供參考意見，作者對銅仁市金鑫礦業(yè)選冶廠的汞礦渣及周邊農(nóng)田、菜地、林地土樣進(jìn)行科學(xué)采集。本實(shí)驗(yàn)分別對礦渣樣、廠區(qū)周圍土樣的混合樣及混合土與礦渣1:1上下混合樣進(jìn)行了淋洗，并探究了pH和淋洗液容量對淋洗效果的影響。同時(shí)采用濃硫酸、溴酸鉀和溴化鉀電熱板加熱消解土壤的方法和原子熒光光度計(jì)測溶液中總汞含量的技術(shù)，對該淋洗樣的汞含量進(jìn)行測定。研究表明：pH對淋洗效果的影響不顯著，淋洗液容量對不同樣品的淋洗效果不同。分析結(jié)果表明廠區(qū)周圍土樣的混合樣的淋洗樣中汞含量嚴(yán)重超過國家標(biāo)準(zhǔn)。雖然，近年來大力倡導(dǎo)客土法治理土壤汞污染，但是，汞污形勢依然嚴(yán)峻。

模擬降雨；汞尾礦；淋洗；土壤；總汞含量；影響

隨著工業(yè)的發(fā)展，重金屬尾礦污染日益嚴(yán)重。目前，銅仁汞尾礦處理問題日益嚴(yán)重。不正當(dāng)處理導(dǎo)致所含汞進(jìn)入土壤、地下水和大氣，使得土壤、地下水和大氣的汞污染日益嚴(yán)重，破壞了周圍的生態(tài)環(huán)境，并通過食物鏈對人體健康造成嚴(yán)重危害。汞在土壤、廢渣中的遷移轉(zhuǎn)化受到多方面因素的影響，土壤酸度是其重要因素之一。而銅仁處于亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，降水量充足，年均降水量達(dá)到1100～1400 mm。

為此，本實(shí)驗(yàn)通過淋洗的途徑模擬降水，研究不同的樣品中汞含量的差異，對汞尾礦處理廠的周圍生態(tài)環(huán)境的影響評估具有重要的意義，為尾礦污染區(qū)的修復(fù)奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，對于萬山的汞尾礦的處理和污染區(qū)的修復(fù)提供意見。

1　實(shí)　驗(yàn)

1.1采集土壤樣品

1.1.1采樣點(diǎn)的選擇

在銅仁地區(qū)金鑫礦業(yè)選冶廠廠區(qū)及周邊境內(nèi)，選取了9個(gè)采樣點(diǎn)，它們分別是：廠區(qū)外白菜地、廠區(qū)外田地、廠區(qū)外水坑、廠區(qū)外雜草地、廠區(qū)內(nèi)雜草地、廠區(qū)內(nèi)渠道旁、廠區(qū)外坡地、廠區(qū)外油菜地、廠區(qū)外林地。

1.1.2采樣方法

采樣深度約為0～20 cm。土壤為自然土，同一地點(diǎn)隨機(jī)采集三份土樣，然后組成混合土樣；對于耕地，按照田地形狀，按對角線取出3～5份土樣混勻，最后將所有的土樣混合到一起，27.5 ℃下烘干，按照四分法取出其中一份。采樣時(shí)，按照土壤樣品的采集方法，用專業(yè)金屬制采樣器具，在選定地點(diǎn)挖取0～20 cm得土樣，裝入經(jīng)清潔處理的塑料袋中。并于該塑料袋中放置一張標(biāo)有：采樣地點(diǎn)、采樣人、采樣日期、采樣礦山距離等信息的標(biāo)簽。為防止塑料袋子意外破損，致使土樣混雜、污染，可再另套一個(gè)塑料袋，在外層貼上一張標(biāo)有同樣信息的標(biāo)簽，以便分類和高效查詢，最后封口保存。

1.1.3樣品的預(yù)處理

將從野外采集的土壤樣品帶回學(xué)校后，立即著手土樣的處理工作。處理流程為：混合土樣→反復(fù)采用四分法初步獲得適量土樣→風(fēng)干，粉碎→取一小部分土壤及礦樣過篩(100 目)→采取四分法，各取其中一份裝入棕色瓶,貼上標(biāo)簽避光保存，以待取用，另外的樣品用來進(jìn)行淋洗實(shí)驗(yàn)。

1.2實(shí)驗(yàn)儀器

AFS-3100型雙道原子熒光光度計(jì)；AL204精密電子分析天平；可調(diào)式電熱板。

1.3分析方法

用25 mL移液管移取100 mL樣品液于250 mL錐形瓶中，并分別依次加入5 mL濃H2SO4、5 mL溴化劑，振蕩搖勻，20 ℃ 以上室溫放置5 min以上。試液中有黃色溴釋出。向錐形瓶中加入3顆沸石，插入漏斗，擦干瓶底，然后用可調(diào)式電熱板加熱煮沸10 min，取下冷去，最后移至50 mL容量瓶中定容。然后，用北京海光儀器公司生產(chǎn)的，型號為AFS-3100型雙道原子熒光光度計(jì)進(jìn)行測定。

2　結(jié)果與討論

經(jīng)過2014年6月和12月考查了在金鑫選冶廠周邊不同地區(qū)的樣品，分析經(jīng)淋洗后待測液中總汞的變化。

溶出率的計(jì)算公式：

2.1礦渣樣結(jié)果分析

表1結(jié)果表明礦渣樣淋洗待測液(稀釋2倍)的總汞含量變化范圍0.2247～11.4234 μg·L-1，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測礦渣樣中的總汞含量41.96 μg·L-1可得，礦渣樣的總汞溶出率為0.04%～1.85%,平均溶出率為0.95%。實(shí)驗(yàn)1結(jié)果表明淋洗液的體積對淋洗效果有影響，在淋洗液體積達(dá)到2000 mL時(shí)，淋洗效果最好，礦渣中的汞析出量最多。

表1　礦渣樣淋洗待測液的總汞含量

圖1　土樣濃度曲線

2.2混合土樣結(jié)果分析

表2結(jié)果表明混合土樣淋洗待測液(稀釋2倍)的總汞含量變化范圍為0.9866～20.6914 μg·L-1，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測混合土樣的總汞含量103.98 μg·g-1可得，混合土樣的總汞平均溶出率為為0.71%。實(shí)驗(yàn)2結(jié)果表明汞含量隨著淋洗液體積的增加而趨于平穩(wěn)，說明土壤汞的淋洗僅限于初期汞淋洗，與淋洗液的容量無關(guān)。

表2　混合土樣淋洗待測液的總汞含量

圖2　礦渣樣濃度曲線

2.3礦:土為1:1樣結(jié)果分析

表3結(jié)果表明礦:土為1:1樣淋洗待測液(稀釋2倍)的總汞含量變化范圍為0.2228～1.7073 μg·L-1，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測礦:土為1:1樣的總汞含量73.05 μg·g-1可得，礦:土為1:1

的總汞溶出率為0.02%～0.16%，平均溶出率為0.09%。實(shí)驗(yàn)3結(jié)果表明混合土與礦渣1:1上下混合樣的汞析出量與淋洗液的體積有關(guān)，在淋洗液體積達(dá)到1000 mL時(shí)，淋洗效果最好。

表3　礦:土1:1樣淋洗待測液的總汞含量

圖3　土礦樣濃度曲線

3　結(jié)論與展望

本文對銅仁地區(qū)金鑫選冶廠周邊土壤、礦渣進(jìn)行采集、分析研究。結(jié)果表明：礦渣樣的溶出率最高，混合土樣次之。礦:土1:1樣的溶出率比礦渣樣的溶出率少了一個(gè)數(shù)量級，因此礦:土1:1樣的溶出率表明土壤對汞有良好的吸收作用。

表1結(jié)果表明，2000 mL時(shí)汞溶出率最高，據(jù)此在對汞礦渣進(jìn)行客土法、填埋法處理之前，可采取淋洗措施對尾礦進(jìn)行預(yù)處理，再進(jìn)行后續(xù)處理，如此能減少汞的溶出量，從而減小汞對土壤和地下水的污染。

實(shí)驗(yàn)測得金鑫選冶廠周邊混合土壤的總汞含量平均值為103.98 mg·kg-1，且對居民區(qū)影響大，明顯高于《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB15618-1995中土壤總汞的含量1.0 mg·kg-1(pH 大于7.5)。這項(xiàng)結(jié)果表明廠區(qū)周邊的居民生活條件較惡劣，其周邊土壤汞含量過高，間接危害到該地區(qū)居民的健康狀況。

在選冶廠廠區(qū)內(nèi)有大量人員和機(jī)械正在用客土法改良當(dāng)?shù)赝寥?。從長遠(yuǎn)來看，這是一個(gè)好的跡象。最近幾年，當(dāng)?shù)卣呀?jīng)開始意識到治理污染的重要性和迫切性，并持續(xù)加大人力、物力、財(cái)力的投入力度，我們有理由相信，未來汞污染勢情一定能得到控制。事實(shí)上治理汞污染是一項(xiàng)長期和綜合的重大工程，客土法短期內(nèi)可能獲得一定效果，但難以從根本上解決汞污染問題。因此，尋求一種更有效的降低汞污染的修復(fù)方式是一個(gè)富有意義的課題。本文對土壤中總汞含量進(jìn)行分析，對汞的各種形態(tài)及其含量進(jìn)行分析是一個(gè)值得深入分析的角度。

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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

貴州省科技廳聯(lián)合基金項(xiàng)目(黔科合LKT字[2012]15)。

唐幫成(1965-)，男，副教授，研究方向：環(huán)境污染與防治。

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1001-9677(2016)07-0153-03