素有“汞都”之称的万山汞矿，一直是汞污染研究的重点区域，其汞资源储量居世界第三。尽管汞矿开采和冶炼活动已在2001年停止，但当地的环境汞污染问题仍很严重，一直备受国内外学者的关注。　　 本论文以贵州万山区敖寨-下溪河为核心，万山镇、敖寨乡和下溪乡作为研究区，对167.70km2面积的汞矿表生环境开展了汞的质量平衡研究。论文通过对已有数据的整理，结合野外采样，系统地研究了土壤、水体、大气汞的分布特征，并基于GIS平台和模型工具，估算了土壤汞的承载量、地表汞的迁移量、土壤向大气的释汞量、大气汞干湿沉降量，以及土壤汞向水体的迁移量:基于以上估算，最终建立万山典型流域汞循环质量平衡。　　 1、土壤中汞的分布　　 研究区土壤遭到严重汞污染，土壤中汞含量范围为0.10～790mg·kg-1，远超过我国土壤环境背景值0.070mg·kg-1。不同土地利用类型中土壤汞含量的差异较大，稻田土、灌木土和林地土中总汞含量变化范围为0.12～790、0.30～740、0.13～310和0.11～300mg·kg-1。土壤总汞的来源主要包括土壤母质、大气汞的干湿沉降和地表径流;其中，地表径流中的汞对耕作土壤汞的贡献最大，远远超过大气汞的沉降。　　 汞在土壤中具有明显的空间分布特征。矿渣堆附近的土壤汞含量最高，离矿渣堆4～8km后，土壤汞含量则急剧下降，不同土地利用方式下土壤汞含量与距离均表现出了负相关关系，土壤汞分布特征与大气汞和地表水中汞的分布特征密切相关。垂直剖面上，自然土壤THg含量随土层厚度的增加而降低，汞含量与有机质具有显著相关性，耕作土壤汞含量随深度变化无明显规律，与有机质关系也不明显。　　 不同形态的汞在土壤中表现了不同的分布特征。可交换态汞在矿渣附近所占的比例较小，而在远离矿渣堆的区域，其比例逐渐增大至稳定。氧化态和有机结合态汞的分布受环境Eh控制，随Eh降低，氧化态汞含量明显下降，有机结合态汞则呈增加趋势。残渣态汞占总汞较大的比例(79.6％)，分布特点受外界的迁移条件控制。　　 2、大气沉降汞的分布　　 研究选择深冲（轻污染区）、大水溪（汞矿渣堆）和苏朋（土法炼汞区）三个监测点，发现露天雨中汞的平均含量分别为502.60ng·L-1、814.10ng·L-1和7490ng·L-1;穿透雨中汞的平均含量分别为980ng·L-1、3390ng·L-1和9640ng·L-1。研究区所有穿透雨样品中汞含量显著高于相对应的露天雨中含量的1～7倍，而土法炼汞区雨水中汞含量远高于其他采样点，是研究区主要的大气汞贡献源。　　 调查数据显示，研究区大气汞浓度范围为17～5680ng·m-3。采样期间白天较高的汞浓度分别出现在汞矿渣堆附近、居民居住区和土法炼汞区，夜间汞含量明显降低。大气汞的来源主要为土法炼汞活动、冶炼炉渣的释汞过程，居民生产生活的燃煤释放也是矿区大气汞的一个来源，但与其他来源相比，贡献程度较小。　　 降雨可有效地冲刷大气中的颗粒态汞，因此雨水样品中总汞与颗粒态汞表现出极好的相关性。当大气中颗粒态汞含量较低时，Hg0在气相或液相中的氧化是大气汞沉降的主要过程。上述三个监测点中，深冲雨水样品与降雨量呈显著负相关关系，而在大水溪和苏朋两监测点未观测到明显的相关关系，暗示人为活动向大气释放的汞在大气中发生的物理化学反应较复杂，不同于自然释汞源。　　 3、地表水中汞的分布和迁移　　 万山地表水中汞含量变化范围大，为1.90～12000ng·L-1。矿渣堆附近100～500m范围内的水体中汞含量高达12000ng·L-1，矿渣堆的上游和距矿渣堆6～8km以外的区域中，地表水中汞含量明显下降，低于我国饮用天然水中汞含量限制值0.10μg·L-1。　　 受矿渣影响的水体中颗粒态汞占主导，河流水动力条件的减弱可导致颗粒态汞发生沉降，使得下游河流水体中汞含量迅速下降。河流下游溶解态汞占的比例逐渐增大。活性汞在水体中的含量相对较低，与溶解态汞的分布特征一致。　　 矿渣堆的淋滤液呈强碱性(pH范围为7.50～11)，与淋滤液中存在有大量的CaO和MgO等有关。而万山地表水一般呈偏碱性，这与当地的喀斯特地质背景有关。　　 4、万山典型流域汞的质量平衡　　 基于万山已往研究成果，并结合本研究的采样结果，对研究区土壤汞的估算表明，研究区从表层土壤到母质层中汞有1526t，其中自然土中有226t，耕作土共为1300t。耕作土中，由于人为活动导致的汞输入量高达1230t。　　 利用RUSLE(RevisedUniversalSoilLossEquation)计算研究区年土壤侵蚀量为23万t，即每年约有0.60mm厚度的土壤流失，由此导致的土壤汞流失量为505kg，平均流失速率为3.02kg·km-2·yr-1。土壤汞的流失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，还与土壤坡度有关，全区坡度大于50°的区域，汞流失量达502.70kg·yr-1。　　 利用Arrhenius方程，估算研究区表层土壤向大气的年释汞量约80kg，其中自然土壤年释汞量高达79.90kg，占总量的99.9％，而耕作土壤汞的年释放量0.10kg，仅占总量的0.01％。汞污染最严重的耕作土，汞迁移量较小，向大气释放量也很低。由于耕作土是人们赖以生存的资本，这使得耕作土的汞污染问题更加严峻。　　 采用MultipleResistance模型估算实现，研究区大气汞的年湿沉降量为21.50kg，年干沉降量为167.50kg。深冲（轻污染区）、大水溪（汞矿渣堆）和苏朋（土法炼汞区）三个监测点湿沉降通量分别为29.90μg·m-2·yr-1、68.10μg·m-2·yr-1、592.60μg·m-2·yr-1，干沉降通量分别为378μg·m-2·yr-1、2600μg·m-2·y-r-1、6170μg·m-2·yr-1。研究区大气汞的沉降以干沉降为主，其沉降量是湿沉降的10.4～37.9倍。　　 基于HEC-HMS平台，利用每曰降雨数据模拟地表径流量，并采用WASP模拟地表径流中汞的迁移量，研究结果显示，矿渣是地表水中汞的重要来源，每年流经矿渣堆的地表径流将带入河流中约10.28kg的总汞。敖寨河和下溪河中，每年将有6.88kg的汞沉降至河床沉积物中，通过地表水流出研究区外的汞共有3.40kg·yr-1。