贵州万山汞污染源的特征及现状评价

段红英

（贵州省铜仁市万山区自然资源局，贵州 铜仁 554200）

1 万山汞污染源的产生

万山汞矿的生产，是产生万山汞污染的直接原因。

图1 万山汞矿生产流程图（废气、废水、废渣产生图）

从图1看出：①矿渣产于矿山探矿采矿阶段，由探矿坑道废石和采矿过程中的开拓坑道、采准坑道等矿石围岩组成，局部含有少量矿石辰砂（HgS），不具有汞污染。②尾矿渣是机选和手选后产生的粉渣（一般≤-200目），成分主要为白云石、石英、石灰石等颗粒，其辰砂（HgS）含量受选矿回收率影响，不会形成汞污染。③炉渣是矿石经过破碎、选矿、冶炼，汞金属回收后留下的渣体，含Hg，汞污染源之一。④废水是冶炼过程中，用于冷却、洗涤汞蒸气回收塔和除尘系统等产生的，含Hg，汞污染源之一。⑤废气（汞蒸气）是冶炼过程Hg回收不完全的结果，受冶炼炉回收率的状况控制，高含Hg，汞污染源之一。

表1 万山汞矿1950-1998年汞回收逃逸表

表2 万山汞蒸气排放表

也就是说，汞蒸气、含汞废水、炉渣是万山的汞污染源。

2 万山汞污染源的特征

2.1 万山汞污染源的基本情况

万山汞蒸气、废水、废渣的污染，最严重的时间段应该1952年～1979年，原因一是该阶段汞生产量大，二是生产方式主要为高炉冶炼产汞，三是没有环境保护的概念。

此表不包含其它Hg产品（触媒、汞齐等）的逃逸部分。

从表1可见，汞生产过程20%逃逸的Hg，汞蒸气最多，其次是炉渣和废水。

2.2 汞蒸气的特征及危害

（1）汞蒸气的特征就是含Hg高，在随废气排放的过程中，温度降低后，冷凝沉降快。其沉降的范围受空气的流动特征（风向）和湿度影响明显。

（2）万山汞蒸气的排放情况。

从表2可见，汞蒸气1977年以前是严重超标的。表1中汞蒸气排放的汞将近3000t，它被人类吸收的量是非常小的，更多的一是沉降在周边环境，对周边土壤、水体、农作物等造成污染，二是随着空气的流动，游离空气中，伺机沉降污染其它新的环境（这种情况在这里不做讨论）。

（3）汞蒸气沉降变化。

为了了解汞蒸气的沉降变化情况，了解汞蒸气在冶炼高炉周边土壤中的分布情况，对一坑、二坑、四坑、五坑、六坑的高炉点周边进行了取样，取样按照距高炉中心10m，50m，100m的间距进行布孔，参照主要风向安排剖面方向，同时在每一个孔位用洛阳铲进行0cm，-25cm，-50cm取样。

表3 万山汞矿冶炼高炉周边土壤含汞量分布情况表

图2 万山汞矿高炉周边土壤含Hg分布图

0c-2-5 10m 0cm 0.133 5cm 2.354 0cm 13.426 4 1997.6.18 五坑50mm 0.075-25cm 1.032-50cm 3.565 100m 0cm 0.041-25cm 0.756-50cm 1.033 10m 0cm 0.213-25cm 0.544-50cm 18.674 5 1997.6.23 六坑50m 0cm 0.114-25cm 0.321-50cm 4.211 0cm 0.089-25cm 21.336 见原岩-50cm 100m

根据表3，制作了图2。①地表土壤（黄线）含汞量最低；②距高炉越近（红线）含汞量最高，50m次之（紫红线），100m更低（蓝色线）；③在100m区域内，汞含量随深度增加而增加；④-25cm，-50cm深度见原岩的，具有Hg富集的特点。

也就是说，汞蒸气的沉降速度，跟汞蒸气源点的距离（浓度）有关系，离产生汞蒸气的源点越近，沉降的汞越多，相反，离源点越远，沉降的汞越少。另外，汞蒸气在地面沉降后，由于其大体重（13.59）、大张力和液态流动性，具有向深部富集的趋势，并受土壤（或基岩）性质控制。换一种说法，土壤耕植层的含汞量随着时间的推移，会自然降低。事实上，在停止生产后，汞蒸气沉降污染对土壤的影响随时间的推移会越来越小，达到相关标准要求（沉降到土壤深部的汞，在没有扰动的情况下，挥发是很小的）。

在其他对比取样中，发现如果没有含汞废水污染，距冶炼中心1000m范围外，汞蒸气的影响是非常小的，空气和土壤、水体的含汞量都符合相关标准要求。

（4）汞蒸气的危害。

汞蒸气的危害主要表现为对生产环境中暴露的人员的直接伤害（汞中毒）和其通过空气沉降、迁移对周边环境进行污染，造成二次或多次汞元素转移，在其适宜条件下富集，以食物链的方式危害人类。

表4 万山汞矿1954—1988年汞冶炼作业中毒情况表

此表可以看出，20世纪50年代～60年代，汞冶炼工人汞中毒的情况是非常严重的。70年代以后，生产工艺的改变和职业防护工作的加强，汞中毒的情况才大大降低。

表5 2003年万山镇主要农作物及鱼类汞含量（mg/kg）

此表可以看出，万山汞矿附近农作物含Hg量严重超标，特别是鱼类超标更严重。

总之，汞蒸气的污染集中在生产时段，它对环境的污染表现在它的沉降和游离迁移的性质上，包括对周边土壤、水体、农作物等等的污染，甚至生产过程中产生的炉渣、矿渣、尾矿渣，也被其再次污染。

表6 万山主要水源点含汞量及水位变化情况表

图3 万山汞矿区各水体在各特定阶段进水口和出水口含Hg分布图

可见，汞蒸气污染范围大，后果严重，其对生产区域的污染具有时间自然修复的特点（不包括大气Hg）。要防止汞蒸气的污染，关键是生产过程的严格预防控制，特别是停止汞的生产及加工，即停止排放。

2.3 万山含汞废水的特征及危害

（1）万山汞矿20世纪50年代～70年代日产生含汞废水超过600m3，其特点是含汞量高，在流动过程中可以将汞沉淀在溪流河床和水体淤泥中。

（2）含汞废水的变化特点。

通过对万山汞矿区主要几个水体进行的取样分析，发现了废水含汞量变化的一般特点。

根据表6，制作了图3。从图可以看出以下特点：①Hg在枯水期、正常水位和涨水期的含量有较大的差别，特别是涨水期表现明显；②水体进水口含汞量高于同期水体出水口含汞量；③水体中Hg的来源，枯水期、正常水位主要是废水含Hg，涨水期则主要来源于上游的炉渣堆积体产生的渗滤水；④水体（塘、库）具有沉淀Hg的作用，且在正常水位和枯水期更加明显。

也就是说，自然状态下，可以通过沉淀池或塘库来控制Hg的扩散，并且可以通过回收沉淀淤泥进行Hg的回收处理。

（3）万山含汞废水的危害。

汞矿废水主要通过溪流进入水体，污染鱼类及其它水生动植物，更严重的是水体进入灌溉系统，直接污染农作物。好的情况是，至今为止，万山没有发现甲基汞中毒事件。

2003年10月（枯水期），万山特区环保局、贵州省环境监测院对万山的主要水体和河流进行了取样分析，根据GB3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类和GB5084-92《农田灌溉水质标准》评价如下表。

表7 2003年废渣近邻水体汞污染现状评价表

显然，与1998年相比，水体含汞量明显下降，但大部分还是超标严重。

2.4 万山炉渣特征及危害

（1）炉渣由于经过高温（一般大于300℃），含汞矿物辰砂(HgS)分解为Hg+SO2，SO2和汞蒸气等排入空气中。炉渣由烧余白云石、CaO、SiO2、MgO、炉灰、残余Hg等组成。炉渣在堆放过程中，由于堆体温度和水等原因，堆积物中物质有这样的变化，即CaO、MgO→Ca(OH)2、Mg(OH)2→CaCO3、MgCO3，这种变化的过程也就是炉渣的胶结过程。胶结过程中，残余Hg微量以HgO挥发，部分与胶结物混存，在水的渗滤作用下排除炉渣体。

（2）炉渣的危害。

炉渣含汞（表8），在雨水等影响下，淋滤产生的含汞地表水，形成了万山的“二次”汞污染。

表8 万山汞矿炉渣汞溶出实验结果

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此表可以看出，各取样点PH值和含Hg量都超标。在水稳定情况下，PH基本正常。水浸时间增加，含汞量增加。

炉渣在水流作用下，会形成泥石流，影响渣体下游居民和生态环境的安全。

3 万山汞污染源现状评价

（1）万山汞矿2001年10月破产关闭后，最主要的污染源汞蒸气消失，只留下其污染的土壤环境和水体等，其污染进入自然修复阶段；含汞废水主要产生在生产阶段，但在生产停止后，它还从炉渣渗滤水中继续补充到汞，继续污染环境；炉渣不但通过渗滤作用为水提供汞，还有微量挥发汞的存在。因此，万山在汞污染治理前主要的汞污染源是炉渣。

（2）万山汞污染的治理，从2004年开始，2016年结束，前后投资约6亿元，以自然资源部2018年地质环境治理现场会在万山召开和万山国家矿山公园的成功建设为标志。

（3）万山汞污染现状。

2013年，从万山的水体和空气的分析看，在汞生产停止13年以后，在多部门的协同治理下，万山生态环境恢复正常，成为真正的“黔东凉都”。

表9 2013年万山水体汞污染现状评价表

很明显，各个水体的含汞量几乎都达到了《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）三类水标准，更是达到了《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005）中渔业和农灌的要求。

表10 2013年万山空气汞污染现状评价表