北京市门头沟风化煤矸石中汞的赋存形态与溶出特征分析

为探究堆积煤矸石所产生的重金属的污染问题,本文以北京市门头沟5个典型矿区为研究对象,采集矸石山堆积表面风化煤矸石共45个样品,分析测试矸石样品中汞(Hg)的含量,对不同理化性质下各重金属的变化规律进行了初步探讨;利用改进BCR连续提取法,研究样品中Hg的赋存形态,分析其生物可利用性;采用富集因子法、地累积指数法、风险编码法和个体污染因子法对Hg进行有效性评价;再模拟酸雨条件下Hg的溶出特征及影响因素。结果表明,该研究区Hg的含量为0.085—0.519 mg·kg^(−1),均值为0.169 mg·kg^(−1),超过了北京市土壤背景值,超标倍数为4.225;Hg的平均富集系数与地累积指数分别为4.53和1.35,均表现为中度污染;风险编码法和次生相与原生相比值法结果显示为低风险和轻度污染,占比分别为86.67%和31.11%;Hg与Eh呈显著负相关,与含水率呈显著正相关;煤矸石中Hg的主要赋存形态为可氧化态Hg和残渣态Hg,其中可还原态Hg与可氧化态Hg存在显著负相关,TOC、pH与可还原态Hg呈显著正相关;静态淋溶试验表明,雨水酸度、粒径、固液比均会影响Hg的溶出量,在一定条件范围内,煤矸石浸泡液中Hg的溶出量随pH的增大而减小,随粒径的增大而增大,随固液比的增大而增大;在静态淋溶模拟试验中,Hg的最大溶出量严重超出国家标准,为Ⅳ类水质的6.4倍。该研究结果可为进一步了解Hg在煤矸石中的活性、迁移规律、赋存形态及永定河Hg的污染治理提供科学依据。