帶刺“玫瑰”——迷人又危險(xiǎn)的汞（Hg）*

趙 剛，翟德高

（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，北京 100083）

汞是自然界中常溫常壓下唯一以多形態(tài)（氣、液、固）和多價(jià)態(tài)（0、+1、+2）存在的金屬元素，汞也是自然界唯一同時(shí)存在顯著同位素質(zhì)量分餾和非質(zhì)量分餾的金屬元素。汞具有許多獨(dú)特的、有用的物理化學(xué)性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于化學(xué)、醫(yī)藥、冶金、電器儀器、軍事以及其他精密高科技領(lǐng)域。然而汞也伴隨著黑暗與危險(xiǎn)，它是毒性最強(qiáng)的重金屬污染物之一，經(jīng)生物累積可對(duì)人體健康和環(huán)境造成顯著不利影響。汞在各類地質(zhì)儲(chǔ)庫(kù)中的分布并不均勻，低需求、高污染以及獨(dú)特的地球化學(xué)性質(zhì)制約了有關(guān)汞礦床的研究。2017 年《關(guān)于汞的水俁公約》正式生效，這一國(guó)際公約針對(duì)汞提出全面管控要求，作為汞的生產(chǎn)、使用和排放大國(guó)，中國(guó)已出臺(tái)一系列控制汞排放和減少汞污染的積極舉措，充分展現(xiàn)了大國(guó)擔(dān)當(dāng)。

1 汞的發(fā)現(xiàn)及性質(zhì)

1.1 汞的發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)史

汞俗稱水銀，英文單詞與水星（Mercury）相同，它們都源于羅馬神話以速度和流動(dòng)性著名的信使神——墨丘利（Mercury）?，F(xiàn)代化學(xué)中，汞的符號(hào)是Hg，它來(lái)自人造拉丁詞hydrargyrum，其詞根來(lái)自希臘語(yǔ)，這個(gè)詞的2 個(gè)詞根分別表示“水”（hydro）和“銀”（argyros）。古代的西班牙人將汞稱為“快銀”（quicksilver），也就是活動(dòng)之銀。

汞及其主要礦物辰砂（也稱朱砂、丹砂）很早就被人類認(rèn)識(shí)并加以利用，在古文明的遺址中經(jīng)常可以發(fā)現(xiàn)汞的痕跡。

中國(guó)是最早使用汞及其化合物的國(guó)家之一。由于辰砂具有的鮮紅色澤，很早便被人們用作紅色顏料（圖1）。新石器時(shí)期的彩陶、仰韶文化層（距今約5000～7000 年）的遺物中均有“涂朱”的記錄；殷墟出土的“涂朱”甲骨，即將辰砂磨成紅色粉末涂嵌在甲骨文的刻痕中，讓文字更醒目的同時(shí)還包含著古人對(duì)紅色的崇拜；自春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期開始，辰砂被廣泛應(yīng)用于煉丹、煉汞、中醫(yī)、貴族喪葬等。

圖1 朱砂在中國(guó)古代的使用情況（圖片整理自網(wǎng)絡(luò)）

古埃及和古希臘也是較早利用汞的2 個(gè)國(guó)家。古埃及的墓中發(fā)現(xiàn)水銀的存在；而在希臘古代科學(xué)家的拉丁文著作中，非常詳細(xì)地記載了有關(guān)汞及其化合物的研究。中世紀(jì)，汞在世界范圍內(nèi)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、銀汞鏡、提煉貴金屬等方面，西方的煉金術(shù)士們也對(duì)水銀產(chǎn)生了很大興趣，他們認(rèn)為汞是所有金屬的基本成分，“點(diǎn)石成金”的幻想極大程度促進(jìn)了煉汞業(yè)的發(fā)展。

隨著現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展，汞的神秘面紗被逐漸揭開。20 世紀(jì)，全球范圍內(nèi)發(fā)生的一系列嚴(yán)重汞污染事件加深了人類對(duì)于汞毒性的理解，汞作為一個(gè)全球性的污染物得到世人的重視。

1.2 汞的性質(zhì)及汞礦物

汞是一種金屬元素，單質(zhì)在常溫、常壓下以液態(tài)形式存在，呈銀白色光澤。汞的原子序數(shù)是80，位于化學(xué)元素周期表中第6周期、第ⅡB 族。汞的熔點(diǎn)（-38.87℃）和沸點(diǎn)（356.58℃）比一般金屬低，其具有恒定的體積膨脹系數(shù)，對(duì)溫度變化的響應(yīng)十分敏感。汞具有溶解許多金屬的特性，能與之形成合金，統(tǒng)稱為汞齊。在常溫條件下，汞具有其他金屬元素所不具備的顯著蒸氣壓，可以揮發(fā)出汞蒸氣。汞蒸氣具有很強(qiáng)的穿透能力，可在地質(zhì)體周圍形成地球化學(xué)暈。此外，汞蒸氣在電弧的作用下具有發(fā)光的特性。

汞在自然界中有196Hg、198Hg、199Hg、200Hg、201Hg、202Hg、204Hg七種穩(wěn)定同位素。其中，202Hg 的平均豐度最高（約29.8%），天然汞是這些同位素的混合物。汞是自然界唯一存在顯著同位素質(zhì)量分餾（MDF，通常用δ202Hg 表示）和非質(zhì)量分餾（MIF，通常用Δ199Hg 表示）的金屬元素（Blum et al.,2014）。汞同位素MDF-MIF 的二維示蹤體系，在地球科學(xué)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

汞的外層電子構(gòu)型為5d106s2，根據(jù)氧化還原條件的不同，呈現(xiàn)Hg0、Hg+、Hg2+等價(jià)態(tài)。在親銅元素中，汞具有很高的電離能，這決定了金屬汞在化學(xué)上的穩(wěn)定性以及各種汞化合物容易被還原成金屬汞的趨勢(shì)。汞可以與各種強(qiáng)酸作用生成相應(yīng)的汞鹽，汞與硫、氯也具有較強(qiáng)的親和作用，常溫下能生成HgS 及HgCl2。汞還能與甲基團(tuán)等結(jié)合，形成有機(jī)汞化合物，有機(jī)汞的毒性遠(yuǎn)高于無(wú)機(jī)汞。

在成礦熱液體系中，中高溫條件下，汞以液相或氣相Hg0的方式遷移，在低溫高鹽度和氧化條件下以汞氯配合物形式遷移，在還原性熱液中以汞硫配合物形式遷移（Varekampet al., 1984）。辰砂的溶解度實(shí)驗(yàn)和熱力學(xué)計(jì)算表明，在150℃的中偏酸性條件下，汞在氣相中的遷移富集能力要高于液相數(shù)倍，此外，極高濃度的汞也可以溶解在有機(jī)相中（圖2;Fein et al.,1997）。

圖2 150℃下辰砂溶解度實(shí)驗(yàn)及熱力學(xué)計(jì)算（據(jù)Fein et al.,1997修改;實(shí)線和虛線分別表示2種不同的氧逸度）

目前已知的汞礦物大約有80余種，包括自然汞、合金、硫化物、硒化物、碲化物、硫鹽、碳酸鹽、鹵化物和氧化物等（圖3; Hazen et al.,2012），其中，汞的硫化物主要為辰砂（α-HgS）和少量的黑辰砂（β-HgS）；還有一些汞礦物，如灰硒汞礦（HgSe）、輝汞礦（Hg-SSe）、碲汞礦（HgTe）、硫汞銻礦（HgSb4S7）、汞銀礦（AgHg、Ag2Hg3）、鈀汞礦（PdHg）、甘汞（Hg2Cl2）、橙紅石（HgO）等。汞礦床中，一般可產(chǎn)出少量的自然汞，這是由于汞礦物的不穩(wěn)定所致。

圖3 汞的主要礦物及產(chǎn)地（整理自mindat.org）

2 汞的“雙面性”

2.1 汞的危害

汞是毒性最強(qiáng)的重金屬污染物之一，汞污染的嚴(yán)重性和復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常規(guī)污染物。無(wú)機(jī)汞（單質(zhì)汞、汞鹽）的毒性相對(duì)較弱，而有機(jī)汞的毒性要強(qiáng)得多。自然環(huán)境中，汞存在活躍的形態(tài)和價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化，這導(dǎo)致汞危害通常具有隱蔽性和突發(fā)性(馮新斌等，2020)。

慢性汞中毒通常由汞的長(zhǎng)期低劑量暴露引起。無(wú)機(jī)汞的毒性主要表現(xiàn)為神經(jīng)毒性和腎臟毒性，歷史上出現(xiàn)過一些有名的無(wú)機(jī)汞中毒事件，如“含汞出牙粉”導(dǎo)致嬰兒“粉紅病”，歐洲制帽業(yè)的“瘋帽人”（以前的制帽工藝中會(huì)用到汞鹽）等。

人類使用汞及汞的化合物有著漫長(zhǎng)的歷史，關(guān)于汞的毒性，大部分無(wú)機(jī)汞中毒事件并沒有引起人們足夠的重視，直到有機(jī)汞露出了它的“獠牙”。有機(jī)汞大部分屬于劇毒，且更容易被生物體吸收，如甲基汞被認(rèn)為是毒性最強(qiáng)的汞化合物之一，其具有很強(qiáng)的生物累積性和食物鏈放大效應(yīng)。20世紀(jì)發(fā)生了數(shù)起震驚世界的有機(jī)汞中毒事件，如日本水俁病事件、伊拉克毒種子事件、美國(guó)化學(xué)家Karen Wetterhahn 中毒事件，極大程度改變了人類對(duì)汞污染的認(rèn)知。

據(jù)統(tǒng)計(jì)在過去的100 年中，約20 萬(wàn)t 的汞被釋放到大氣中。汞釋放到環(huán)境后將長(zhǎng)期存在，能夠通過大氣長(zhǎng)距離傳輸，造成全球性、持久性的汞污染。汞在適宜的條件下能夠發(fā)生形態(tài)轉(zhuǎn)化，經(jīng)生物累積可對(duì)人體健康和環(huán)境造成顯著不利影響（馮新斌等，2013）。鑒于全球汞污染的嚴(yán)峻形勢(shì)，2017 年聯(lián)合國(guó)通過了由中國(guó)等128 個(gè)國(guó)家簽署的具有全球約束力的國(guó)際汞公約——《關(guān)于汞的水俁公約》，旨在控制全球人為汞排放和含汞產(chǎn)品的使用。作為首批汞公約簽約國(guó)，中國(guó)已出臺(tái)了一系列致力于控制汞排放和減少汞污染的積極舉措。

2.2 汞金屬及其化合物的用途

盡管汞具有一定的污染性，但汞及其化合物在生活、工業(yè)、醫(yī)療和科學(xué)領(lǐng)域中也有著多種用途。

作為主要汞礦物，朱砂在人類文明發(fā)展進(jìn)程中留下了濃墨重彩的一筆（圖4）。天然的朱砂顏色絢麗，朱砂紅是一種高明度的紅橙色，又稱中國(guó)紅，因此朱砂常被用于制作印泥和彩繪。傳統(tǒng)中醫(yī)理論認(rèn)為，朱砂作為中藥具有鎮(zhèn)靜安神、清熱解毒、明目的功效。在道家文化中，朱砂被認(rèn)為是“天地純陽(yáng)之氣所結(jié)，乃至陽(yáng)之物”，自古以來(lái)就是道家煉丹、開光點(diǎn)睛，辟邪畫符必用物品。時(shí)至今日，朱砂飾品仍然備受人們推崇。

圖4 朱砂的部分用途（整理自網(wǎng)絡(luò)）

金屬汞及其化合物廣泛被應(yīng)用于化學(xué)、醫(yī)藥、冶金、電器儀器、軍事以及其他精密高科技領(lǐng)域（圖5）。在汞的總用量中，金屬汞約占30%，汞化合物約占70%。汞作為重要的原材料，被廣泛用于制造氣壓計(jì)、溫度計(jì)等科學(xué)測(cè)量?jī)x器；在電子電器產(chǎn)品領(lǐng)域，某些電極、反應(yīng)器、電池、開關(guān)等生產(chǎn)行業(yè)也有汞的使用；在冶金行業(yè)，由于汞具有溶解許多金屬的特性，“汞齊法”長(zhǎng)期被用來(lái)提煉金、銀等貴金屬；在醫(yī)藥領(lǐng)域，汞曾被用作殺菌劑和消毒劑，汞化合物曾被廣泛應(yīng)用于某些藥物的合成過程，“汞齊法”形成的合金至今仍是口腔醫(yī)學(xué)中重要的補(bǔ)牙材料；在軍工領(lǐng)域，汞可被用于制造起爆劑、紅外探測(cè)器、原子核反應(yīng)堆的冷卻劑和防原子輻射材料等。此外，汞在汞蒸氣燈、催化劑制造等領(lǐng)域也具備重要地位，聚氯乙烯（PVC）生產(chǎn)所需要的汞觸媒催化劑是最大的用汞行業(yè)（馮新斌等，2020）。

圖5 汞及其化合物的部分用途（整理自網(wǎng)絡(luò)）

值得一提的是，隨著《關(guān)于汞的水俁公約》生效，汞在工業(yè)上的應(yīng)用正逐漸被其他材料所替代，全面淘汰汞的生產(chǎn)工藝已成大勢(shì)所趨。

2.3 汞量測(cè)量及汞同位素的用途

汞屬于親銅元素，具有揮發(fā)性和穿透性，常在內(nèi)生金屬礦床和礦體周圍形成清晰的地球化學(xué)暈，因此，汞量測(cè)量在金屬礦床找礦勘查中具有重要應(yīng)用。汞也是尋找隱伏巖體、地?zé)?、石油和天然氣的重要指示?biāo)志，因此，汞常被視作“遠(yuǎn)程指示元素”或“探路者元素”（Zhu et al.,1986）。汞量測(cè)量在地震預(yù)報(bào)、水文地質(zhì)和工程地質(zhì)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、考古、追索隱伏斷裂構(gòu)造等方面也有重要的應(yīng)用（伍宗華等，1994）。

得益于汞同位素分析測(cè)試技術(shù)、分餾機(jī)制及自然儲(chǔ)庫(kù)組成的不斷完善，汞及其同位素，為地球科學(xué)領(lǐng)域一些傳統(tǒng)經(jīng)典又懸而未決的科學(xué)問題提供了新的研究思路。例如，汞及其同位素組成是研究地?！貧ぁ髿庋莼臉?biāo)志，可以用于闡明原始地球物質(zhì)的分異作用、地球脫氣過程、地球圈層的形成規(guī)律（Deng et al.,2021;Yin et al., 2022）。此外，汞及其同位素組成是記錄成巖、成礦等地質(zhì)過程及地球化學(xué)環(huán)境的重要標(biāo)志，它能夠記錄古代火山活動(dòng)、海洋氧化還原狀態(tài)、大陸風(fēng)化、大氣化學(xué)演化等環(huán)境過程，為研究環(huán)境與生命的協(xié)同演化提供新的證據(jù)（Shen et al., 2022; 鄭旺等，2023）。

汞及其同位素組成還能揭示礦床成礦物質(zhì)來(lái)源，反演成礦過程，進(jìn)行礦床成因研究及判別分類，指導(dǎo)找礦勘探（徐春霞等，2021）。此外，還能夠用于汞污染源示蹤、汞生物地球化學(xué)過程判別等領(lǐng)域，來(lái)指導(dǎo)污染區(qū)的生態(tài)修復(fù)、農(nóng)業(yè)等產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整（Feng et al.,2008）。

3 汞的分布及供需格局

3.1 汞的分布

汞是中等不相容元素和揮發(fā)性元素，在各類介質(zhì)儲(chǔ)庫(kù)中的分布并不均勻（伍宗華等，1994）。原始地幔中汞的含量極低，約為0.5×10-9，汞在地殼中的豐度相對(duì)較高，但也僅約10×10-9。由于汞的熱敏感性及其在高溫條件下的強(qiáng)揮發(fā)性，其在巖漿巖和變質(zhì)巖中的平均含量較低，通常在10×10-9以下；而沉積巖中的汞平均含量相對(duì)較高，約為23×10-9，其中，黑色頁(yè)巖中的汞含量可高達(dá)（90～600）×10-9，主要以硫化物形式賦存或吸附在黏土礦物和有機(jī)質(zhì)中。

汞以不同的形態(tài)存在于地球不同的介質(zhì)中，并在環(huán)境中發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和遷移轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致地球自然樣品中的汞含量變化很大。土壤中的汞，主要來(lái)源于成土母巖和大氣沉降，此外，還受土壤中膠體成分、有機(jī)質(zhì)和硫化物含量、土壤形成過程的物理化學(xué)條件控制；水系沉積物中汞含量與其集水盆地內(nèi)巖石、土壤、水體和周圍大氣中的汞含量有關(guān)；多數(shù)植物的汞含量在（10～100）×10-9，植物對(duì)汞的吸收主要通過植物根系和葉片2 條途徑，不同形式的汞被植物吸收累積的難易程度不同；汞能以多種多樣的方式進(jìn)入大氣圈，如自然汞的蒸發(fā)、礦石和土壤中汞的升華、火山噴發(fā)、礦物燃料的燃燒和冶煉等（圖6;Sonke et al., 2023）。大氣中汞的背景含量為0.5～1.0 ng/m3，工業(yè)革命以來(lái)，人為活動(dòng)使得自然界汞釋放通量增加了3～5 倍，發(fā)達(dá)國(guó)家大氣中的汞含量明顯偏高。

圖6 地球表生圈層汞的生物地球化學(xué)循環(huán)收支（據(jù)Sonke et al.,2023修改;紅色箭頭表示汞的排放，黑色箭頭表示汞的沉降）

3.2 汞資源概述

地殼中汞的總儲(chǔ)量約有1600億t，其中，99.98%的汞呈分散狀態(tài)散布于各類巖石之中，而僅有0.02%富集成汞礦床（伍宗華等，1994）。汞在地殼中的低含量和高分散特征，決定了它必須經(jīng)歷復(fù)雜的地質(zhì)地球化學(xué)過程，才能超常規(guī)富集形成具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦床。

全球的汞礦床主要分布于環(huán)太平洋成礦帶、特提斯-喜馬拉雅成礦帶和地中?！衼喅傻V帶3大成礦帶（何立賢等，1996）。部分世界知名的汞礦，如全球最大的汞礦——西班牙Almadén 汞礦、全球第二大汞礦——斯洛文尼亞Idrija 汞礦、美國(guó)New Al‐madén 汞礦、菲律賓Palawan 汞礦及中國(guó)貴州萬(wàn)山汞礦等，均分布在上述3個(gè)汞成礦帶中。

中國(guó)汞資源儲(chǔ)量豐富，現(xiàn)已探明有儲(chǔ)量的礦區(qū)100 余處，保有儲(chǔ)量8 萬(wàn)t 以上，居世界第三位，典型礦床包括萬(wàn)山特大型汞礦、公館-青銅溝特大型汞（銻）礦（圖7）。中國(guó)汞礦在地槽褶皺區(qū)和地臺(tái)區(qū)均有分布，揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)區(qū)集中分布有中國(guó)最多、最大的汞礦床（何立賢等，1996）。從省份來(lái)看，貴州儲(chǔ)量最多，占全國(guó)汞儲(chǔ)量的38%。其次為陜西，占20%（圖8）。

圖7 陜西公館汞銻礦床典型礦石手標(biāo)本（a～c）及鏡下特征（d～f）（據(jù)Zhao et al.,2023修改）

圖8 中國(guó)汞儲(chǔ)量省份分布占比（數(shù)據(jù)來(lái)源：金屬百科）

與全球其他地區(qū)的汞礦相比，中國(guó)汞礦特色鮮明（圖9; 何立賢等,1996）。國(guó)外主要汞礦多產(chǎn)于中-新生界，賦礦圍巖以火成巖為主；而中國(guó)汞礦主要產(chǎn)于古生界，賦礦圍巖多為沉積巖，表現(xiàn)出明顯的層控特征，碳酸鹽巖容礦的汞礦貢獻(xiàn)了中國(guó)約95%以上的汞資源量。

圖9 中國(guó)及國(guó)外汞礦床的儲(chǔ)量與圍巖時(shí)代（a）和類型分布（b）對(duì)比（數(shù)據(jù)來(lái)源：何立賢等，1996）

3.3 汞礦床的分類

20 世紀(jì)初期至今，礦床學(xué)家們從不同的原則和側(cè)重點(diǎn)對(duì)汞礦類型進(jìn)行劃分（表1），有關(guān)汞礦的分類方案頗多、各有所長(zhǎng)，但又各具局限性。

表1 汞礦床分類

然而，關(guān)于汞礦的成因類型劃分遠(yuǎn)不如其他大宗金屬礦產(chǎn)成熟。自20世紀(jì)80年代開始，世界范圍內(nèi)的大型汞礦山逐步關(guān)停，加之汞元素的特殊性及其成礦的復(fù)雜性，這都限制了礦床學(xué)家們對(duì)汞礦的研究。因此，對(duì)汞礦的成因類型劃分方案很多，分歧較大，歸納起來(lái)主要是成礦物質(zhì)來(lái)源和成礦作用及其過程2 個(gè)方面的問題，前者主要是“巖漿源”同“非巖漿源”之爭(zhēng)，后者則主要是“同生”和“后生”之爭(zhēng)。

20 世紀(jì)初期，礦床學(xué)家普遍認(rèn)為幾乎所有的原生汞礦均屬于與隱伏巖體有成因聯(lián)系的“巖漿期后低溫?zé)嵋旱V床”。50 年代以后，隨著找礦勘探和成礦理論的發(fā)展，前蘇聯(lián)礦床學(xué)家將汞礦概括為2 種成因類型：①與火山作用無(wú)關(guān)的淺成或遠(yuǎn)成熱液汞礦；②火山熱液成因汞礦，包括溫泉和火山射氣作用形成的汞礦（何立賢等，1996）。中國(guó)大多數(shù)汞礦與巖漿活動(dòng)沒有明顯直接的聯(lián)系，隨著“層控礦床”概念的發(fā)展，許多礦床學(xué)家將中國(guó)多數(shù)汞礦統(tǒng)歸為“層控型礦床”（涂光熾，1984;曾若蘭等，1988;何立賢等，1996）。

3.4 汞的供需格局

國(guó)際商業(yè)中有關(guān)汞的交易一般以一個(gè)“燒瓶”的容量為單位，每燒瓶汞約重34.5 kg。受環(huán)保政策和供需關(guān)系影響，近年來(lái)，國(guó)際汞價(jià)格整體呈現(xiàn)下跌趨勢(shì)，2018年每燒瓶汞的價(jià)格約為1100 美元（圖10）。

圖10 2012～2018年國(guó)際汞價(jià)格變化（數(shù)據(jù)來(lái)源：statista.com）

與其他傳統(tǒng)有色金屬相比，汞金屬的產(chǎn)量雖少，但卻被廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)療等領(lǐng)域。聚氯乙烯（PVC）生產(chǎn)是最大的用汞行業(yè)，占全球汞總需求量的60%以上，此外，小規(guī)模土法煉金、氯堿行業(yè)等也有一定的汞需求（菅小東等，2009;馮新斌等，2020）。

由于低需求和高污染，全球正在運(yùn)營(yíng)的汞礦山數(shù)量并不穩(wěn)定，但多數(shù)位于中國(guó)、吉爾吉斯斯坦及墨西哥。秘魯Huancavelica汞礦于20世紀(jì)90年代停產(chǎn)，但秘魯仍是副產(chǎn)品汞的重要來(lái)源國(guó)；西班牙Almadén 汞礦曾是世界最大的水銀生產(chǎn)基地，該礦山也于2003 年停產(chǎn)；中國(guó)是全球汞的生產(chǎn)和使用大國(guó)（圖11），萬(wàn)山汞礦曾是中國(guó)最大的汞生產(chǎn)基地，但在2002 年也被關(guān)停。旬陽(yáng)汞銻礦區(qū)，目前是中國(guó)唯一在產(chǎn)的特大型汞礦區(qū)。

圖11 2011～2021年全球及中國(guó)汞產(chǎn)量（數(shù)據(jù)來(lái)源：USGS.gov）

2017年《關(guān)于汞的水俁公約》正式生效，旨在保護(hù)人類健康與環(huán)境免受汞及其化合物人為排放和釋放的危害。這一國(guó)際公約針對(duì)汞的整個(gè)生命周期進(jìn)行了限制，對(duì)汞的供應(yīng)、貿(mào)易、使用、排放及釋放等提出全面管控要求，這無(wú)疑加速了全球汞產(chǎn)業(yè)的洗牌，在一系列政策要求和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的背景下，預(yù)計(jì)未來(lái)全球汞產(chǎn)量將大幅削減。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

4.1 加強(qiáng)汞循環(huán)及汞同位素的研究

汞污染防治已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外的熱點(diǎn)、焦點(diǎn)和難點(diǎn)。汞公約是環(huán)境國(guó)際公約大家族中的新成員，體現(xiàn)了國(guó)際社會(huì)應(yīng)對(duì)新的全球環(huán)境問題的決心和意志。因此，從時(shí)間和空間角度，針對(duì)汞的全生命周期，加強(qiáng)汞循環(huán)及汞同位素研究十分必要。

（1）加強(qiáng)歷史時(shí)期汞循環(huán)的研究。汞排放在未來(lái)很有可能演變成為繼碳排放交易后，國(guó)際舞臺(tái)上的新型政治博弈。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家自工業(yè)革命以來(lái)，人為活動(dòng)累積排放了大量的汞，這可能是導(dǎo)致當(dāng)前全球汞污染嚴(yán)峻形勢(shì)的主要因素。為此，加強(qiáng)歷史時(shí)期汞循環(huán)研究，特別是工業(yè)革命以來(lái)人為活動(dòng)排放汞的生物地球化學(xué)循環(huán)過程十分必要，能有力提高中國(guó)在汞履約減排責(zé)任劃分及未來(lái)減排成效評(píng)估中的地位和話語(yǔ)權(quán)。

（2）加強(qiáng)固體地球內(nèi)部汞循環(huán)的研究。經(jīng)過多年的研究積累，人們對(duì)地球表生圈層汞的生物地球化學(xué)循環(huán)過程有了一定的了解。然而，汞礦床作為固體地球的重要汞匯，人們對(duì)其形成機(jī)制研究甚少。汞的特殊地球化學(xué)行為及其在地殼中的低含量和高分散特征，決定了其成礦作用與重大地質(zhì)事件和層圈循環(huán)過程密切相關(guān)。因此，加強(qiáng)固體地球內(nèi)部汞的遷移、富集、成礦機(jī)制研究，不但能顯著提升對(duì)全球汞循環(huán)的認(rèn)識(shí)，還能夠?yàn)槲磥?lái)汞的地質(zhì)固定與封存、汞污染治理提供新思路。

（3）加強(qiáng)汞同位素分餾機(jī)制及儲(chǔ)庫(kù)組成的研究。作為新興的穩(wěn)定同位素，汞同位素“MDFMIF”二維體系已成為示蹤表生系統(tǒng)汞來(lái)源及其生物地球化學(xué)過程的重要手段。近年來(lái)，汞同位素在古環(huán)境學(xué)、礦床學(xué)研究等方面也展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。然而，汞同位素地球化學(xué)理論體系和應(yīng)用方法還有待充實(shí)和完善之處，如復(fù)雜地質(zhì)過程中的汞同位素分餾機(jī)制、低汞地質(zhì)樣品測(cè)試技術(shù)開發(fā)、不同地質(zhì)儲(chǔ)庫(kù)汞同位素組成等。

4.2 汞及其相關(guān)金屬綜合利用

關(guān)鍵金屬是重要的戰(zhàn)略資源，在新興產(chǎn)業(yè)具有不可替代的重大用途。作為低溫分散元素，汞常與其他低溫元素如銻、金、鉈、砷、硒等緊密伴生，甚至形成具有經(jīng)濟(jì)意義的礦體，如公館-青銅溝汞銻礦、濫木廠汞鉈礦等。前人研究表明，萬(wàn)山汞礦中除了汞礦化外，還發(fā)育著一定的硒資源（Wang et al., 2023）。此外，公館-青銅溝汞銻礦中也發(fā)現(xiàn)了一定量的硒富集。

汞作為親銅元素，在各種熱液礦床中通常具有不同程度的富集。例如，SEDEX 型鉛鋅礦床中的汞含量可以高達(dá)1200×10-6（Rytuba,2003）。包括金、銅、鉛、鋅等在內(nèi)的有色金屬生產(chǎn)是全球汞排放的重要來(lái)源之一，因此，針對(duì)有色金屬采選冶過程，加強(qiáng)汞去除與回收技術(shù)研究很有必要。

目前，中國(guó)在采的汞礦主要集中在貴州和陜西2 個(gè)省份，2032年中國(guó)將全面禁止原生汞礦開采活動(dòng)。原生汞礦的關(guān)停，除了讓地方社會(huì)面臨經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型的難題，也勢(shì)必給汞及其相關(guān)金屬的綜合利用帶來(lái)困難。可以預(yù)見，含汞二次資源將成為未來(lái)汞供應(yīng)的主要來(lái)源，來(lái)保障某些難以替代的汞需求。為此，從環(huán)境保護(hù)、汞及關(guān)鍵金屬回收利用的角度來(lái)看，有必要加強(qiáng)汞礦中的關(guān)鍵金屬研究，加強(qiáng)有色金屬生產(chǎn)中的汞分離技術(shù)攻關(guān)。

致 謝感謝中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所趙太平研究員、云南大學(xué)周家喜教授、中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所尹潤(rùn)生研究員和孟郁苗副研究員及匿名審稿人對(duì)本文提出的寶貴意見和建議。