《汞矿区污染环境修复原理与技术》系统阐述我国汞矿区污染环境修复原理与技术。全书共6章，深入展示作者研究团队近十五年在我国主要大型汞矿床集中区域对汞污染特性及环境风险的探究，以及针对汞污染风险防控所取得的显著成果。《汞矿区污染环境修复原理与技术》主要内容涵盖：汞矿区汞污染特征、汞污染源头控制与过程阻断策略、汞污染土壤修复技术的创新应用、汞污染农田风险防控技术的实践探索等。《汞矿区污染环境修复原理与技术》不仅是对研究团队成果的汇总，而且是对汞矿区污染修复研究理论、方法和思路的系统梳理，同时还反映该领域的研究动态。
　　《汞矿区污染环境修复原理与技术》适合环境地球化学、环境化学、环境工程、环境科学、农业资源与环境、土壤污染与修复等领域的研究人员，各级生态环境部门和相关企事业单位的研发人员，以及高等院校和科研究所的师生参考阅读。

　　第1章 汞矿区汞污染特征
　　1.1 汞矿区基本概况
　　全球汞矿资源主要集中分布于三个大型汞矿化带：环太平洋汞矿化带、地中海一中亚汞矿化带及大西洋中脊汞矿化带。这些地带孕育了众多大型汞矿，如西班牙的阿尔马登汞矿、斯洛文尼亚的伊德里亚汞矿、意大利的阿米亚塔汞矿、美国的新阿尔马登汞矿、菲律宾的巴拉望汞矿及中国的万山汞矿等（Gustin et al.，1999）。全球汞资源储量大致为70万t，其中，中国约有8.14万t。在中国，汞矿床主要集中分布于西南地区，如贵州省的万山汞矿、务川汞矿，湖南省的新晃汞矿，陕西省的旬阳汞矿及重庆市的秀山汞矿等。贵州省的汞矿资源丰富，是中国的汞生产基地，其中万山汞矿的朱砂储量和汞产量位居亚洲之首，因此万山被誉为中国的“汞都”。
　　1.1.1 万山汞矿
　　万山汞矿坐落于贵州省铜仁市万山区，该区域横跨贵州与湖南两省的交界，下辖万山镇、下溪侗族乡、敖寨侗族乡、高楼坪侗族乡。万山区的地势西高东低，河流从中部向东南西北四个方向延伸，喀斯特地貌特征显著。万山区的气候温暖湿润，夏季雨水充沛，年平均气温维持在13～17C，年降水量为1200～1400mm。在铜仁市万山区，农作物播种面积为50175亩（1亩=666.667m2，后同），其中水稻播种面积为12900亩。
　　此外，万山区还拥有丰富的矿产资源，目前已经探明储量的固定矿产多达20余种，其中磷、硒、锰、汞、石英砂等矿产储量尤为可观。
　　万山汞矿区的汞矿床主要集中在万山镇的红山、冲脚、大坪、张家湾、杉木董、黑硐子、山羊硐、冷风硐、梅子溪等地。此外，高楼坪侗族乡的猫坡、小客寨、黄家寨、文家屋场，敖寨侗族乡的金家场，以及瓦屋侗族乡的岩屋坪等地均有分布。除这些主要的汞矿床之外，龙田、苏棚、鸡关岩、竹林苗、白竹湾等地也存在一些矿化点。
　　截至2000年，万山汞矿已拥有约478个矿洞，这些矿洞相连的洞口隧道总长度达970km。在1950～1998年，万山汞矿为国家贡献了约19400t的汞，为国家的经济发展作出了巨大贡献。然而，受限于当时的经济与科技发展水平，汞矿的开采对矿区生态环境造成了极大的破坏。据统计，自1950年建成投产至1995年的45年间，共排放含汞烟尘废气达202亿m’、含汞废水5192万t、炼汞炉渣947万t、采矿废石263万t（孟博，2011）。2001年，因资源枯竭，万山汞矿被迫停产，与汞矿生产相关的设施也随之被废弃。
　　1.1.2 务川汞矿
　　务川汞矿坐落于贵州省务川县城东北方向直线距离11km处的大坪镇。其矿田横跨南北5.4km，东西宽度则在0.6～1.0km。矿田位于务川汞矿带的中部，受北北东向木油厂背斜构造的控制，属于典型的碳酸盐岩型层控层状汞矿床。矿田由南北两大段的矿床共同构成，北段囊括了蓬岩、岭旗山、白洋面和水幅四大矿床；而南段则包含了三家田、小岬口及茅坪头三大矿床。在矿田范围内，汞矿化在寒武系中、下统中尤为显著，矿化厚度达800m。至于矿石矿物，辰砂是最主要的成分，同时还伴有少量辉锑矿和闪锌矿，偶见雄黄、方铅矿和辉铜矿等矿物。1965～2002年，务川汞矿消耗矿石量高达213万t。2002年汞矿因资源枯竭而停产。
　　在汞矿的开采和冶炼过程中，产生的含汞废气和废水未经妥善处理直接排放到周边环境中。同时，汞矿开采还产生了大量的冶炼炉渣和废矿石，这些含汞固体废弃物未经处理，沿山势堆放或在山谷中堆积。务川汞矿的尾矿和渣场均分布于二郎沟区和老虎沟区。在务川汞矿区大坪镇，农田面积约为30150亩，其中水田有10035亩。
　　1.1.3 丹寨金汞矿
　　贵州省丹寨金汞矿是典型的卡林型矿床，坐落于贵州省黔东南苗族侗族自治州丹寨县。据历史记载，这座矿山的开采与冶炼活动已持续逾600余年，直至1985年停产，其间年产汞量约为80t。矿石以次显微金和微细粒显微金为主，矿石中金（Au）、砷（As）、汞（Hg）、锑（Sb）等元素密切共生。在开采初期，受技术水平的限制，开采和冶炼过程相对粗放和简单，导致尾渣中残留了大量的汞和砷等污染物。丹寨金汞矿闭坑后，遗留了约186万t的矿渣。部分矿渣未得到妥善处置而被遗弃在矿山的峡谷中，紧邻地表河流。受自然风化和降雨冲刷等作用的影响，尾渣中砷和汞被淋滤出来，进入周边环境。
　　1.1.4 云场坪汞矿
　　云场坪汞矿坐落于贵州省铜仁市云场坪镇，其矿田面积约为3.7km’。该矿田位于扬子地块与东江南造山带的交界地带，主要出露地层为下古生界寒武系。在地理构造上，矿床位于铜仁冲断带东侧，其北东边界由滑石断裂划定，南西则以岩层坪断裂为界，东端延伸至盆地相带，整体形态呈现为菱形断块。矿石以辰砂为主，通常以地形粒状集合体的形式填充在角砾白云岩中，浸染状的矿石也较为常见，偶见晶体状矿石析出在洞穴之中。
　　云场坪汞矿有着悠久的开采历史。早在隋唐五代时期，这里便开始了汞矿的开采与冶炼活动。到了明初，政府设立了水银场局，标志着有组织、有规模的汞矿开采活动的开始。1953年铜仁汞矿正式成立，至1988年，其年产汞量保持在150～180t。然而，长时间、大规模且不合理的开采冶炼活动，导致大量未经处理的废气和废水直接排入环境，对河流水体、底泥及土壤造成了汞污染。此外，遗留的含汞冶炼废渣和尾矿被堆砌在河道的中上游地区，易造成河流汞污染。云场坪汞矿的尾矿堆主要分布在螃蟹溪、路腊村和后山等地，尾矿面积达到30万m’。云场坪镇有农田3733亩，其中水田2585亩。
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第1章 汞矿区汞污染特征 1
1.1 汞矿区基本概况 1
1.1.1 万山汞矿 1
1.1.2 务川汞矿 2
1.1.3 丹寨金汞矿 2
1.1.4 云场坪汞矿 2
1.1.5 其他汞矿 3
1.2 矿渣汞污染特征 3
1.2.1 试验设计 5
1.2.2 矿渣中汞形态分布特征 5
1.2.3 矿渣－大气界面汞交换通量特征 7
1.2.4 矿渣中汞淋滤特征 12
1.3 大气汞污染特征 14
1.3.1 试验设计 14
1.3.2 汞矿区大气汞污染特征 15
1.4 土壤、植物和地表水汞污染特征 17
1.4.1 试验设计 17
1.4.2 土壤/植物汞污染特征 18
1.4.3 地表水汞污染特征 30
1.5 土壤中不同形态无机汞转化特征 32
1.5 试验设计 32
1.5.2 土壤/孔隙水汞含量 34
1.5.3 水稻甲基汞含量 37
参考文献 39

第2章 汞矿渣/汞污染地表水修复 44
2.1 汞矿渣植物固定修复 44
2.1.1 试验设计 44
2.1.2 植物固定修复效果 45
2.2 汞污染土壤植物固定修复 47
2.2.1 试验设计 47
2.2.2 植物固定修复效果 48
2.3 植物固定修复对矿渣/土壤汞排放的影响 50
2.3.1 矿渣－大气界面汞交换通量特征 50
2.3.2 土壤－大气界面汞交换通量特征 51
2.4 含汞尾渣原位钝化修复 53
2.4.1 试验设计 53
2.4.2 单一添加剂钝化修复效果与机理 54
2.4.3 复合添加剂钝化修复效果与机理 59
2.5 汞污染地表水治理修复 61
2.5.1 围堰设计与修建 62
2.5.2 围堰对河流水质参数和汞浓度的影响 65
2.5.3 暴雨事件对围堰拦截河流汞的影响 74
2.5.4 围堰对河流汞传输通量的影响 76
参考文献 80

第3章 汞污染农田土壤原位钝化修复 84
3.1 汞污染土壤活性炭钝化修复 84
3.1.1 试验设计 84
3.1.2 活性炭钝化修复汞污染土壤效果 85
3.1.3 活性炭钝化修复汞机理 90
3.2 汞污染旱田黏土矿物钝化修复 94
3.2.1 试验设计 94
3.2.2 黏土矿物钝化汞效果与机理 97
3.2.3 田间钝化修复试验 101
3.3 汞污染农田含硒化合物钝化修复 103
3.3.1 试验设计 103
3.3.2 含硒化合物钝化修复汞污染土壤效果 105
3.3 含硒化合物钝化修复汞污染土壤机理 108
3.4 汞污染农田改性蒙脱土钝化修复 109
3.4.1 试验设计 109
3.4.2 改性蒙脱土钝化修复汞污染土壤效果 110
3.4.3 钝化剂对水稻富集汞的影响 115
参考文献 117

第4章 汞污染稻田生物炭钝化修复 121

第5章 汞污染土壤植物提取修复 145

第6章 汞污染农田农艺调控策略 169