贵州万山汞矿区表生环境汞的质量平衡

Multi-media mass balance is an useful method for analyzing the migration and transformation of pollutants in the environment. It can monitor concentrations of pollutants and evaluate the sources and sinks quantitatively. In the previous studies, the mass balance was mainly applied in the research on sources and sinks of pollutants in the aquatic environment. In China, there are barely studies on the cycling of mercury in soil, air and rivers on a regional scale. As a tyical Hg mining area, Wanshan was chose to be the study area. The major objectives of this study are 1) to assessed the Hg erosion by surface water, 2)to calculate the exchange flux of mercury on the soil/atmosphere, mining wastes/atmosphere, water/atmosphere and vegetations/atmosphere interfaces, and 3) to calculate the discharge of mercury in rivers. Beale's Ratio Estimator was used to calculate the corresponding suspended solids in rivers. Finally, the mass balance of mercury in Wanshan Hg mining area was calculated based on the previous works and this project. According to the mass balance, we summarized the sources and sinks of mercury and assessed the input of mercury in the surrounding environments contributed from the study area. Besides, we could confirm the sensitivity factors of Hg migration through changing the variable in muti-media models. And effective measures could be proposed according to the sensitivity factors.

研究环境中各种污染物的迁移和转化时，建立多介质的质量平衡是一种非常有用的方法。它不仅可以监控污染物浓度的变化趋势，还可以定量的评价污染物的源与汇。目前国内外的研究工作主要以水生环境中的源和汇为目标建立质量平衡。尤其在国内，对区域尺度上汞在土壤、大气和河流中的循环和迁移的研究较少。本项目拟以贵州典型汞矿区万山汞矿区为研究区，研究土壤和矿渣中的汞在侵蚀作用下发生的横向和纵向的迁移，估算土壤、水体、植被和矿渣向大气释汞的通量，通过收集平水期和暴雨时河流中悬浮颗粒物，利用Beale's Ratio Estimator方法和颗粒物汞含量计算河流输出汞的总量。最终，结合在万山已开展的工作，建立表生汞循环的质量平衡。通过质量平衡的建立，弄清研究区汞的源和汇，定量评价研究区汞污染对周边地区环境的影响，同时，找出影响汞迁移的敏感因子，提出相应的汞污染治理措施，并对实施这些措施所产生的成效进行分析。

贵州万山汞矿区一直是汞污染研究的重点区域，但众多研究却没有对矿区汞的循环迁移的内容。本研究以万山汞矿区为研究区，系统地研究了土壤、水体、大气汞的分布特征，基于汞在不同介质间的循环迁移量，建立万山典型流域汞循环质量平衡。研究表明，研究区汞的释放源只要源于土法炼汞、冶炼炉渣等人为活动，大气汞通过干湿沉降（189.1 kg/yr）到达土壤，导致表层土壤汞含量远远高于下层。经历漫长的大气干湿沉降，使得土壤中汞的承载量达1526t，其中耕作土占94.4%。此外，万山土层较薄，土壤侵蚀现象普遍，因为土壤侵蚀导致的汞迁移为505 kg/yr，其中10.28 kg/yr的汞随地表径流进入河流。土壤汞迁移的影响因素不仅与土地利用方式有关，表现为灌木土>旱地>裸地>林地>稻田，还与坡度有关，全区坡度大于50°的区域，汞流失量达502.7 kg/yr。另一方面，土壤汞在汞的循环迁移过程中又在不断地向大气释放汞，据统计，研究区表层土壤年释汞量约80 kg。其中自然土土壤年释汞量高达79.9 kg，耕作土仅占其总量的0.01%。可见，在万山汞矿区环境汞污染的治理中，控制人为源释汞是关键环节，加强水土保持治理工作也是环境汞污染治理的必要手段。