El patrón de distribución espacial del cinabrio
En el análisis de la sección anterior, se sabía que 541 de las 665 muestras de arena pesada contenían cinabrio, lo que indica que la existencia de cinabrio es además un fenómeno muy común; , cinabrio Existe una cierta correlación entre el rendimiento y el contenido de mercurio en el suelo. Por lo tanto, surge la pregunta de si la distribución espacial del cinabrio también muestra ciertas reglas. La solución a este problema puede proporcionar una base experimental más profunda para explicar la relación entre las anomalías del mercurio del suelo y el cinabrio.
Los resultados estadísticos muestran que la presencia de cinabrio también es un fenómeno común en el suelo de las 13 ciudades centrales y sus pueblos circundantes involucrados en el estudio experimental. En términos generales, el cinabrio se produce en el suelo de cada ciudad o pueblo y sus alrededores; sin embargo, la cantidad de cinabrio en diferentes áreas experimentales varía, lo que refleja el patrón de distribución regional de la cantidad de cinabrio (Tabla 5-6 y Figura 5-7).
Como se puede ver en la Tabla 5-6 y la Figura 5-7, las tres áreas experimentales con las mayores estadísticas de cinabrio son Nanjing, Zhangzhou y Guangzhou. El número de granos de cinabrio contados en estas tres áreas experimentales superó los 30 granos por 5 kilogramos, y el mayor número de granos de cinabrio apareció en el área experimental de Nanjing (137 granos). Seguidas de Changchun, Beijing, Zhengzhou, Xi y Lanzhou, la cantidad estadística de cinabrio supera los 15; las áreas experimentales de Shenyang, Changsha, Guiyang, Taiyuan y Chongqing tienen las estadísticas de cinabrio más bajas, iguales o inferiores a 15 granos. El patrón de distribución de esta estadística de cinabrio en diferentes áreas experimentales es básicamente consistente con el patrón de distribución del contenido de mercurio del suelo (Tabla 5-6 y Figura 5-8), lo que indica que no sólo existe una correlación cuantitativa entre el cinabrio y el contenido de mercurio del suelo, pero también una correlación cuantitativa. Existe una correlación en la distribución espacial regional, que está principalmente restringida por las condiciones naturales del paisaje, lo que refleja la heterogeneidad de la cantidad de cinabrio a escala regional.
Tabla 5-6 Lista de estadísticas de cinabrio y contenido de mercurio en el suelo correspondiente en cada área experimental
Nota: ① Unidad: número de muestras y piezas de contenido de mercurio en el suelo, 10-9; ; cantidad de cinabrio, granos/5kg. ② Estadísticas de cinabrio: después de excluir las muestras con un contenido de mg de cinabrio, ordenar en orden descendente la cantidad estadística de cinabrio es el número promedio de cinabrio en las primeras 30 muestras y el área de cinabrio con menos de 30 muestras se calcula de acuerdo con el número real de muestras. ③Contenido de mercurio en el suelo: el valor promedio del contenido de mercurio en las muestras que participan en las estadísticas cuantitativas de cinabrio.
Figura 5-7 Características de distribución regional de la cantidad de cinabrio en el suelo.
Figura 5-8 Características de distribución regional del contenido de mercurio en el suelo
Por supuesto, las anteriores son sólo reglas generales para la distribución regional de la cantidad de cinabrio, y no se deben ignorar las excepciones. Por ejemplo, Changchun, Shenyang, Beijing, Chongqing, Taiyuan, Xi, Guiyang y otras áreas experimentales con bajo contenido de mercurio en el suelo tienen muestras con cinabrio que alcanza el nivel de mg. Especialmente en el área de prueba de Changchun, el contenido promedio de mercurio en el suelo es de sólo 140×10-9, pero el cinabrio en 4 muestras alcanzó el nivel de mg. En Zhangzhou y Guangzhou, las dos áreas experimentales con el mayor contenido de mercurio en el suelo, no hubo muestras con cinabrio que alcanzaran el nivel de mg. Las razones del fenómeno anterior incluyen errores operativos inevitables durante el experimento, irregularidades locales del cinabrio y el grado de actividad humana. Esto ha sido confirmado por las características de distribución del cinabrio en el suelo de las ciudades y sus alrededores.
(2) Características de distribución del cinabrio en suelos de ciudades y zonas aledañas.
Los resultados experimentales muestran que el contenido de cinabrio en el suelo alrededor de las ciudades está estrechamente relacionado con el grado de actividad humana. Específicamente, en los centros urbanos con actividades humanas relativamente densas o en áreas con una larga historia, hay más cinabrio en el suelo; por el contrario, en áreas con actividades humanas relativamente bajas, hay menos cinabrio en el suelo; La Figura 5-9 muestra los resultados de la cantidad de cinabrio y el contenido de mercurio en el suelo en el área experimental de Changchun. Se puede ver claramente que dentro del área de varios miles de kilómetros cuadrados centrados en Changchun, la mayor cantidad de cinabrio y el mayor contenido de mercurio se encuentran en el área urbana de Changchun. Entre las 18 muestras recolectadas a ambos lados de la carretera de circunvalación exterior de la ciudad de Changchun y dentro de ella (Figura 5-10), la cantidad de cinabrio fue la mayor, 150 por 5 kg, con un promedio de 45, el correspondiente contenido de mercurio también fue alto; con un máximo de 159×10 -9, con un promedio de 159×10-9. Le sigue la ciudad de Dehui y sus alrededores. En las dos muestras recolectadas, las cantidades de cinabrio fueron 11 y 15 por 5 kg respectivamente, y los contenidos de mercurio fueron 43×10-9 y 60×10-9. Seguido por la ciudad de Shuangyang, la cantidad de granos de cinabrio es de 9 granos por 5 kg y el contenido de mercurio es de 59 × 10-9, la cantidad de granos de cinabrio en otros puntos de muestreo es de 1 a 8 granos por 5 kg, y el contenido de mercurio es generalmente menos de 40×10-9. En algunas muestras no se encontró cinabrio.
Figura 5-9 Diagrama esquemático de la correlación entre la cantidad de cinabrio y el contenido de mercurio en el suelo en el área de Changchun.
Figura 5-10 Diagrama esquemático de la correlación entre la cantidad de cinabrio y el contenido de mercurio en el suelo en el área urbana de Changchun.
Cabe señalar que, a excepción del área experimental de Changchun, la distribución de cinabrio en el suelo de otras áreas experimentales también generalmente muestra las reglas mencionadas anteriormente, es decir, la cantidad de cinabrio es relativamente grande. en las zonas centrales de ciudades o pueblos, mientras que la cantidad de cinabrio en las zonas periféricas es relativamente grande. El número se reduce a la inexistencia. Dado que sólo 665 de las 1.612 muestras de arena pesada del suelo realmente recolectadas fueron identificadas como minerales pesados, y los datos de distribución de cinabrio en otras áreas experimentales están incompletos, las características de distribución del número de cinabrio de estas áreas experimentales no se describirán en detalle aquí.
(3) Características de distribución del cinabrio en capas de suelo a diferentes profundidades.
Como ya se sabe en la sección sobre ejemplos de identificación de anomalías, las anomalías de mercurio en el suelo alrededor de ciudades y pueblos se caracterizan principalmente por la acumulación superficial.
Según los resultados de la investigación sobre la correlación entre el contenido de mercurio del suelo y el número de cinabrio, este cambio regular en el contenido de mercurio del suelo tendrá inevitablemente un impacto directo en el número de cinabrio correspondiente en el suelo y tiene importancia directa para explicar las causas y mecanismos de formación de anomalías del mercurio en el suelo. Los resultados de estudios experimentales sobre perfiles verticales típicos del suelo en algunas áreas experimentales confirmaron esta especulación.
Se estudiaron las características de distribución del perfil vertical del cinabrio en el suelo de las áreas de prueba de Changchun, Shenyang, Nanjing, Zhangzhou, Guangzhou y Beijing. La profundidad del perfil vertical es de 100 cm y el intervalo de muestreo es de 20 cm, es decir, se recolectan 5 muestras pesadas de suelo y arena en cada perfil y el peso original de la muestra de arena pesada es de 5 kg. Los resultados experimentales se muestran en la Figura 5-11 a la Figura 5-16. Cada "" en la imagen representa 1 cinabrio y el número de "" representa la cantidad de cinabrio en la muestra de 5 kg. Debido a las altas cantidades de cinabrio en muestras individuales, sólo se muestra la tendencia general.
Figura 5-Diagrama esquemático del contenido de mercurio del suelo y la distribución de cinabrio en la sección vertical +01 del área experimental de Changchun
Se puede ver claramente desde la Figura 5-11 a la Figura 5 -16 que el contenido de mercurio en el suelo básicamente disminuye a medida que aumenta la profundidad del perfil. Si bien el contenido de mercurio disminuyó, la cantidad de cinabrio también mostró un patrón de cambio generalmente constante. En cada sección vertical, la mayor cantidad de cinabrio aparece en la capa de suelo de 0-20~40 cm o en la capa de suelo de 20-40 cm. Después de 40 centímetros bajo la superficie, la cantidad de cinabrio se reduce significativamente o ya no aparece.
(4) El significado indicativo de las características de distribución espacial del cinabrio.
Antes de esto, casi todo el conocimiento sobre los minerales del cinabrio estaba relacionado con procesos geológicos endógenos. Según la investigación mineralógica tradicional, el cinabrio es un mineral hidrotermal de baja temperatura y su ubicación natural está relacionada con la actividad hidrotermal. Debido a esto, el cinabrio también se ha convertido en uno de los minerales icónicos que indican la existencia de mineralización hidrotermal. Es difícil establecer un vínculo directo entre el cinabrio, que se encuentra en grandes llanuras aluviales, y la actividad hidrotermal. Si a este cinabrio se le atribuye un origen hidrotermal, no puede explicar las características de aparición y distribución del cinabrio mencionadas anteriormente.
Figura 5-12 Diagrama esquemático de la sección longitudinal del contenido de mercurio del suelo y la distribución de cinabrio en el área experimental de Shenyang.
Figura 5-13 Diagrama esquemático de la sección longitudinal del contenido de mercurio del suelo y la distribución de cinabrio en el área experimental de Nanjing.
Figura 5-14 Diagrama esquemático de la sección longitudinal del contenido de mercurio del suelo y la distribución de cinabrio en el área experimental de Zhangzhou.
Figura 5-15 Diagrama esquemático de la sección longitudinal del contenido de mercurio del suelo y la distribución de cinabrio en el área experimental de Guangzhou.
Figura 5-16 Diagrama esquemático de la sección longitudinal del contenido de mercurio del suelo y la distribución de cinabrio en el área experimental de Beijing.
Sabemos que el cinabrio es un mineral que contiene mercurio relativamente estable en condiciones epigenéticas. Pueden existir anomalías de los minerales de cinabrio en rocas, sedimentos de ríos e incluso en el suelo, pero la mayoría de estas anomalías del cinabrio se limitan a un nivel relativamente alto. En rangos pequeños, especialmente cerca de algunos depósitos hidrotermales (mineralización), la cantidad de cinabrio disminuye hasta desaparecer lejos de la mineralización. Para los suelos distribuidos en llanuras aluviales, el material parental generalmente ha experimentado un transporte extenso y una mezcla intensa. Incluso si hay cinabrio hidrotermal, no sólo la cantidad puede ser pequeña, sino que las capas de ocurrencia no tendrán una regularidad obvia, es decir, no se concentrará principalmente en ciudades densamente pobladas y sus suelos circundantes, o solo se concentrará en el suelo superficial. . medio.
Con base en el análisis anterior, se cree que la correlación entre el contenido de mercurio del suelo y la cantidad de cinabrio y su patrón de distribución espacial no es una simple cantidad o relación espacial, sino la correlación y el patrón de distribución espacial entre los dos. Significado indicativo del origen del cinabrio. Según este patrón de distribución, no tenemos ninguna razón para conectar la aparición del cinabrio con la actividad hidrotermal. Es probable que el cinabrio que aparece en áreas con Hg anormal en el suelo de las ciudades y áreas circundantes se forme por efectos secundarios en el entorno supergénico. Esta comprensión no sólo plantea nuevos temas para la investigación mineralógica, sino que también tiene un impacto fundamental en la verificación de anomalías de mercurio en el suelo (Ma et al., 2004).
Los resultados de las investigaciones mineralógicas existentes confirman que el cinabrio se puede formar a partir de la descomposición del mineral de cobre moreno en la parte inferior de la zona de oxidación en condiciones exógenas, el HgS se puede formar en condiciones supergénicas y el cinabrio negro con partículas extremadamente finas. También se pueden formar partículas. El cinabrio negro se convierte fácilmente en cinabrio cuando se utiliza una solución concentrada de sulfuro de sodio. Los resultados de esta investigación proporcionan nuevas ideas para el estudio del origen del cinabrio en las anomalías de mercurio del suelo en las llanuras aluviales (Zhu Lixin et al., 2004). Sin embargo, el proceso de formación de cinabrio mencionado en los resultados de la investigación anterior requiere condiciones ambientales específicas. Existen muchos documentos sobre la formación de HgS en condiciones normales de temperatura y presión en ambientes supergénicos, pero no hay informes sobre la formación de cinabrio en mineralogía.
El principal resultado de la investigación actual es establecer la relación cuantitativa y espacial entre las anomalías de Hg del suelo y los minerales de cinabrio (es probable que esta relación espacial sea una representación macroscópica de la correlación intrínseca entre los dos). La aparición del cinabrio ha cambiado la comprensión y las conclusiones originales de la gente sobre las anomalías geoquímicas del mercurio y sus efectos nocivos, lo que nos obliga a volver a comprender las causas de las anomalías generalizadas del mercurio en los suelos urbanos a diferentes escalas y sus efectos geoquímicos ambientales en la cadena biológica. resolver los problemas encontrados en la verificación y evaluación previa de tales anomalías, o explicar algunos fenómenos que no pueden explicarse razonablemente.
Si se cree que el cinabrio es secundario en condiciones supergénicas, entonces el foco de la investigación experimental se desplazará hacia el mecanismo de formación y las condiciones ambientales del cinabrio, con el fin de buscar evidencia favorable que confirme la existencia de arena secundaria. . Si se establece la teoría de la causa secundaria del cinabrio, puede explicar varias dudas en estudios previos y proporcionar una base teórica sólida para una evaluación precisa de las anomalías geoquímicas ambientales del Hg en suelos urbanos.
Es concebible que si el Hg (al menos parte de él) superpuesto artificialmente al suelo forme cinabrio estable, la forma y el alcance de su daño al medio ambiente ecológico del suelo e incluso a la salud humana a través de la cadena alimentaria cambiarán en consecuencia, incitando a la gente a re -comprender y evaluar este tipo de Hg anormal del suelo. El mecanismo de reacción seguido durante el proceso de conversión tiene un significado práctico directo para la propuesta de tecnologías de gestión y restauración ambiental del suelo e incluso la implementación de proyectos de gestión y restauración ambiental.