重金属以其对自然环境和人类健康具有的潜在危害特性,一直以来都是环境领域的研究热点,而燃煤是全球最重要的重金属释放源之一,我国燃煤电厂的煤炭消耗量占全国煤炭使用量的近一半,因此燃煤电厂重金属的大气排放受到广泛的关注。近年来随着科技的发展和政策的限制,燃煤电厂重金属的大气排放得到了非常有效的控制。但是,被捕获的重金属主要进入到了烟气治理副产物（如粉煤灰和脱硫石膏）中,这些副产物经露天堆放后被集中填埋或二次利用,在这个过程中重金属很可能会因环境条件的变化（如高温、降雨、碾磨等）而释放到周围环境中,最终造成燃煤电厂重金属排放控制措施的失效!基于此,本论文以不同挥发性的6种重金属元素汞、铅、铜、锌、镉、铬为研究对象,对贵州省16个不同炉型燃煤电厂生产的固体副产物（粉煤灰和脱硫石膏）在自然堆存和二次利用过程中的重金属迁移潜力进行研究。利用野外探究和室内模拟相结合的手段,对粉煤灰和脱硫石膏中6种重金属元素的赋存形态,自然堆存条件下的这些元素的淋滤特性和释放程度,以及易挥发的重金属（汞）在涉及加热过程的二次利用中的大气释放情况进行了一系列的实验研究,主要结论如下:1.粉煤灰中汞的赋存形态以元素态（F4）为主（65～91%）,如:Hg2Cl2和Hg~0。低比例的水溶态（F1）汞（0.01～4.45%）和离子交换态（F2）汞（0.06～6.88%）,说明了粉煤灰在自然条件下具有较弱的扩散潜力。脱硫石膏中汞的赋存形态也显示了部分相同的规律,即F4形态的汞占主导（60～90%）,但不同的是,脱硫石膏中部分样品汞的F1态占到了较高的比例（～15%）。因此,脱硫石膏较粉煤灰具有更强的汞释放潜力。2.粉煤灰中残渣态（F5）的铅（84%～99%）、铜（72～90%）、锌（81～95%）、镉（83～91%）、铬（73～97%）占据了相当大的比例,这表明粉煤灰中的这些元素极难向其他环境介质迁移;而脱硫石膏中的赋存形态虽具有较高的可迁移态（F1+F2+F3）比例,但由于脱硫石膏中铅、铜、锌、镉、铬的含量非常低,因此整体环境风险较低。3.粉煤灰和脱硫石膏中的汞、铅、铜、锌、镉、铬在室内不同p H条件（p H=2～13）下向淋滤液中释放的情况各不相同,这与各元素在固体中的赋存状态及其在淋滤过程中发生的一系列反应有关。然而,除了脱硫石膏中的汞和粉煤灰中的铬,其他粉煤灰和脱硫石膏样品中的各重金属元素在研究的全过程中,渗滤液重金属含量全部低于相关标准,表明释放率极低。部分电厂脱硫石膏淋滤液中的汞浓度（6.5～35μg/L）是生活垃圾填埋场水污染物排放浓度限值6～35倍,部分电厂粉煤灰淋滤液铬含量（206～273μg/L）甚至高过生活垃圾填埋场水污染物特别排放限值,表明燃煤脱硫石膏中的汞和粉煤灰中的铬具有一定淋滤释放风险。野外自然淋滤液采样和室内模拟降雨实验结果进一步验证了上述结论,说明脱硫石膏中汞的释放及粉煤灰中铬的释放值得引起警惕。同样地,自然堆存模拟实验表明,在一个月的时间范围内,无论在光照还是黑暗条件下,脱硫石膏中的汞与大气之间的交换量非常低,表明在自然堆存条件下,燃煤副产物中的汞很少迁移到大气环境中。4.在不同固液比条件下,粉煤灰和脱硫石膏的淋滤液中汞、铅、铜、锌、镉、铬显示出了相似的变化规律,大体上均是随着固液比值的降低,重金属释放率有所升高,这说明溶解效应在该过程中占据了主导作用,因此减少淋滤液体积会显著减少固体副产物中重金属的释放。5.不同温度下粉煤灰和脱硫石膏中的汞释放主要发生在150～320°C范围内,但不同样品之间汞的主要释放温度区间不同,暗示其汞的赋存化合物可能不同。在粉煤灰作为原料生产的蒸养砖生产过程中,不同粉煤灰有着不同的汞释放比例,平均为37%,最高达80%,粗略估算得出2019年中国蒸养砖生产过程中的汞的释放量约为0.8吨。而以脱硫石膏为原材料的石膏板生产过程中,汞的平均释放率达到71%,估算得出2019年中国石膏板生产过程中汞的排放量达6.8吨。而蒸养砖和石膏板的生产过程中没有安装空气污染控制设施,因此涉及加热过程的燃煤电厂二次利用的蒸养砖生产和石膏板生产是一个被忽略了的潜在汞释放源,对人体健康和自然环境构成巨大威胁。