全 文 ：第 6 1 卷 第 4 期
2 0 1 5 年 7 月
地 质 论 评 GEOLOGICAL ＲEVIEW Vol. 61 No. 4
July 2 0 1 5
注:本文为国家自然科学基金资助项目(编号 41371449)的成果。
收稿日期:2014-05-09;改回日期:2015-03-14。责任编辑:章雨旭。Doi:10． 16509 / j． georeview． 2015． 04． 015
作者简介:梁言慈，男，1984 年生。博士研究生。环境科学专业，研究方向为煤源环境问题及大气颗粒物分析。通讯作者:梁汉东，1959 年
生。博士后，教授，博导。主要从事环境地球化学和煤地球化学研究。电话:010 － 62331029;Email:HDL6688@ vip． sina． com。
乌达煤田雾冰藜汞的初步调查
梁言慈1)，郭晓花1)，梁汉东2)，朱书全1)
1)中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院，北京，100083
2)煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京，100083
内容提要:50 多年前内蒙古乌海市乌达煤田随着工业采煤出现了煤层自燃亦称地下煤火，历经曲折的一轮又
一轮治理，目前仍有火点分布。笔者等在深入煤田腹地调查基础上采用 Lumex ＲA-915M / PYＲO-915 +汞分析仪检
测了 298 件当地的戈壁草本植物雾冰藜(Bassia dasyphylla)的叶和茎样品。结果是:火点附近雾冰藜的叶汞含量总
均值达到 903ng /g，茎汞 328ng /g;远离火点的煤田公路沿线雾冰藜的叶汞为 131ng /g，茎汞 62ng /g。表明:乌达煤田
存在空气汞污染;污染源是区内煤层自燃;污染水平介于典型汞矿区与垃圾焚烧厂附近环境之间。建议:一年生草
本雾冰藜有潜力成为空气汞污染的生物指示;它作为荒漠先锋植物很可能适于中国北方地下煤火的环境地球化学
研究和调查。
关键词::煤层自燃;汞污染;生物指示;雾冰藜;地下煤火;乌达煤田
煤自燃(亦称为地下煤火)现象在全球各大洲
均有发生 (Singh et al．，2007;Stracher，2004;
Whitehouse and Mulyana，2004;Xue et al．，2008)，
在中国北方最为严重(Keating，2010;Stracher and
Taylor，2004) ，在内蒙古乌海市乌达煤田尤其典型
(Finkelman， 2004;王 卫 平 等， 2007;Keating，
2010)。煤层自燃从性质上属于自然现象，起源于
煤或煤层由封闭状态因地质条件改变等因素转变为
与空气接触后会发生氧化、蓄热直至自发点燃的天
然属性(Querol et al．，2008)。美国 Powder Ｒiver
Basin盆地的煤层自燃始于史前 4 Ma (Hefferna and
Coates，2004) ;塔吉克斯坦拉瓦山煤层自燃迄今已
经持续 3 ka，而我国新疆的“火焰山”实属煤层自燃
也曾持续 1 ka (张建民等，2008)。然而，煤层自燃
在全球范围内的蔓延却出现在工业革命后，人类采
煤活动加速了煤层暴露，使其逐渐成为人类活动成
因与自然成因相交织的一类灾害现象。中国北方煤
层自燃火区大多数出现于 20 世纪 50 年代又于 80
年代以来加剧蔓延，21 世纪初通过卫星红外遥感圈
出的火区已散布于中国北方自东向西长达 4800km
的宽阔地带(Prakash and Vekerdy，2004;Stracher
and Taylor，2004;张建民等，2008)。国际煤田地
质科学领域关注煤层自燃环境问题至少已有十年。
2004 年为之举行了专题国际大会(Stracher，2004)，
但具体围绕其环境问题开展实际工作却刚刚开始，
最近美国地质调查局组织的团队通过对西肯塔基煤
田地表少数出气孔的调查证实，煤层自燃不仅释放
CO2、CO、SO2、多环芳烃及有机物等温室气体(Engle
et al．，2012;Ide and Orr，2011;O ＇Keefe et al．，
2010) ，而且释放具有生物毒性的重金属汞(Hower
et al．，2009;O＇Keefe et al．，2010)。但评价煤层自
燃是否会引起局地汞污染，尚缺少有效的监测方法。
笔者等持续 45 天对乌达煤田亦即乌达矿区进
行了考察和现场研究。期间，目睹了该煤田区内因
煤层自燃引起的地表深度戈壁化，却也注意到这里
的戈壁化地表但凡有风积沙土的地方就会出现生长
的篷状草，其中就有雾冰藜。经查证雾冰藜作为一
年生草本植物有其特殊生理本能:根系极其发达而
固沙(枯死后仍然固沙) ，叶吸收空气中微量水分本
领极高而耐旱。这有望使之成为戈壁化地区的环境
生物指示物。生物指示已成为一类常用的生物地球
化学方法。目前，生物指示不仅运用于找矿(黄文
琥等，2006) ，而且运用于环境污染物识别、调查、监
测和评价等(Markert et al．，2013;刘荣相等，2011;
左思艺等，2013)。本文初步尝试一年生草本植物
雾冰藜作为煤层自燃引起的汞污染生物指示的潜
力。
1 背景
乌达区隶属乌海市，位于内蒙古西部，地处贺兰
山北端、乌兰布和沙漠的南部边缘，与宁夏交界，黄
河经过其东缘自南向北穿过，面积约 220 km2，人口
约 13 万。乌达煤田位于乌达城区西北方向 10 km，
距乌海市中心海渤湾区约 26 km。煤田控制范围约
35 km2，区内赋存石炭系—二叠系煤多达 40 层，储
量 10 亿吨，主产烟煤，部分层位煤含硫量较高，煤层
埋藏较浅。
图 1 中国北方煤田火区分布(局部) (a)(引自张建民等，2008)和乌达煤田戈壁化地貌及采样区(b) (据 Google Earth)
Fig． 1 Coal fire distribution in north China (a) (from Zhang Jianmin et al．，2008)and gobi － desertified terrain
of Wuda coal field (b) (from Google Earth)
橘黄色方块为取样位置;红线指示煤田公路
Orange squares are the sampling sites，and the red line is the main road of coal field
乌达煤田从 1958 年开始建矿，乌达区随之兴起
成为典型煤城。1961 年这里首现煤层自燃;1978 年
已有 6 个地表可见火区;2004 年火区达到 26 个，火
区面积达到 4 km2(张建民等，2008) ，是中国北方煤
层自燃典型区之一(见图 1 上)。2006 年 ～ 2008 年
间一度采取分块地表开挖煤火的不合理的治理方
式，既导致了煤火加速蔓延，又导致了整个煤田地表
严重戈壁化，外围西部边缘渐被沙漠吞没(见图 1
下)。2009 年以来乌达煤田火区得到加速治理使地
表可见明火大多数消失，但蔓延风险依然存在
(Kuenzer et al．，2012)。
乌达煤田八号火场现仍残留两个火区:W 区
(中心坐标:39°3044. 2028″N，106°3705. 4508″E;海
拔:1246. 82m)和 Y 区(中心坐标:39°3058. 6943″
N，106°3714. 7700″E;海拔:1243m)，彼此相距大约
0. 5km(图 1b)。关于 W 区(见图 2w)，目前发生自
燃的煤层主要是下部厚度大约 5 m的 10 号煤层，有
明火和有烟面积约 0. 5km2;其次是上部采煤遗留的
9 号煤层，燃烧面积仅约 100 m2。此两个煤层之间
是约 4 m 厚的石灰岩层及夹杂的炭质泥岩层。W
区存在一个坑状和两个形如火山口的柱锥状熊熊燃
488 地 质 论 评 2015 年
烧的火点，其温度超过 1200℃，使人员和仪器均无
法接近。这也是通过直接测量来研究煤火释放有害
气体的困难之一。其余明火点通过手持红外测温仪
检测到的其温度也在 400 ～ 800℃。Y 区约 0. 75
km2，主要呈现浓烟和青烟而暂无可见明火(见图
2Y)。
图 2 乌海市乌达煤田目前在燃的地下煤火引起的地表景观(a—d、W、Y)及火点外围雾冰藜(e)
Fig． 2 Landscapes of ongoing coal fire area in Wuda coal field (a，b，c，d，W，Y)，and B． dasyphylla
found in the peripheral area (e)
煤田范围内地表戈壁化严重，仅有稀少雾冰藜
等沙漠植物分布 (见图 2e)。雾冰藜 (Bassia
dasyphylla)属藜科一年生草本，被当地百姓称之为
“蓬草”，是我国北方沙漠或荒漠地区的先锋植物
(庄艳丽等，2010;陈明忠等，2011)。据作者观察，
在内蒙古东胜、宁夏汝箕沟、新疆哈密等煤田，亦常
见其生长踪迹。
2 样品与实验
煤层自燃影响区雾冰藜样品:样品 WY 系列采
自 W区和 Y区的外缘(见图 1b) ，这些点位时常受
到烟尘笼罩。采样时分别剪取雾冰藜的枝端叶和枝
茎，每处采集三组平行样。
煤田区雾冰藜样品:样品 WＲ 系列采自煤田公
路沿线路边，始于煤田西北部(坐标:39° 30
14. 5173″N，106°3651. 9098″E;海拔:1246 m) ，止
于东 南 端 (坐 标:39° 29 31. 2892″ N， 106° 41
07. 0579″E;海拔:1233m) (见图 1b 红线)。公路沿
线采样点远离八号火场，因此这里采集的煤田区雾
冰藜的生长微环境基本不受煤层自燃烟气的直接影
响。
参照区混合植物样品:样品 BG 系列采自乌海
市海渤湾(城)区植物园(坐标:39°4053. 2228″N，
106°4857. 1700″E;海拔:1110m)及附近人民广场。
海渤湾区距乌达煤田约 26km。
样品处理:样品经纯水洗涤三次和高纯水洗涤
三次后置于洁净工作台通风晾干 48h，然后粉碎备
用。作为对比，部分样品未经洗涤而是采用冷风吹
净和晾干后直接粉碎备用。
植物汞分析:定量分析采用附加高温裂解器的
赛曼效应长程原子吸收测汞仪:Lumex ＲA-915M /
PYＲO-915 + (俄罗斯圣彼得堡) (Sholupov et al．，
588第 4 期 梁言慈等:乌达煤田雾冰藜汞的初步调查
2004)。该仪器自带汞标准物，可进行自动校准，总
汞定量准确度和精密度与传统汞分析仪器相当
(Zhang Wei et al．，2012)，已被国际和国内广泛采
用(Zhu Jinshan et al．，2011;Zhang Wei et al．，
2012)。定量分析过程是:定量秤取毫克级样品置
于石英舟进入约 800 ℃恒温裂解室，样品中任何形
态的汞在此温度下均气化成汞蒸气进入测汞仪主机
被定量检测。采用了根据汞标准溶液系列检测获得
的标准工作曲线进行分析质量控制，定量精度优于
5%;检测线优于 2ng /g。
表 1 乌海乌达煤田八号火场W/Y火区外围雾冰藜汞分析数据
Table 1 Mercury level in the leaves and stems of B． dasyphylla collected around ongoing coal-fire sites of
W and Y areas in Wuda coal field，Wuhai
样品编号
叶汞含量
(ng /g)
叶汞均值
(ng /g)
茎汞含量
(ng /g)
茎汞均值
(ng /g)
未洗叶汞含量
(ng /g)
未洗叶汞均值
(ng /g)
未洗茎汞含量
(ng /g)
未洗茎汞均值
(ng /g)
WY-1 424． 7 424 241． 9 242 881． 8 882 152． 1 153
420． 9 243． 7 882． 155． 3
425． 6 239． 5 881． 6 151． 6
WY-2 615． 6 612 345． 2 344 657． 3 660 266． 8 266
610． 8 343． 7 662． 7 264． 2
609． 1 342． 2 660 267
WY-3 241． 6 242 188． 2 191 269． 9 272 240． 5 242
238． 8 191． 3 273． 2 246． 1
245． 4 194． 6 272． 9 239． 4
WY-4 1389． 3 1391 456． 3 454 1453． 4 1451 538． 5 544
1392． 6 453． 7 1449． 6 543． 9
1391． 2 452． 9 1450 549． 6
WY-5 544． 9 545 451． 8 454 840． 3 844 782． 6 789
542． 8 454． 7 838． 5 792． 1
543． 8 456． 3 853． 2 792． 3
WY-6 770． 6 770 99． 87 101 1269． 4 1273 225． 8 228
768． 3 101． 5 1271． 8 230． 3
771． 9 102． 9 1277． 8 227． 9
WY-7 1582． 4 1584 899． 5 904 1761． 4 1764 866． 9 866
1585． 1 907． 4 1766． 7 865． 3
1584． 7 904． 6 1763． 9 865． 8
WY-8 881． 8 881 462． 5 464 938． 4 943 434． 1 435
879． 3 464． 3 945． 3 437． 2
882． 6 465． 8 945． 3 433． 7
WY-9 1743． 5 1741 172． 4 174 2282． 6 2281 473． 9 475
1740． 6 176． 7 2285． 3 477． 4
1739． 9 174． 1 2275． 1 473． 7
WY-10 948． 9 950 134． 8 134 883． 4 887 154． 3 155
949 135． 2 885． 7 155． 6
953． 2 132． 9 891． 9 155． 1
WY-11 789． 6 792 149． 2 150 904． 2 906 390． 1 393
792． 4 147． 4 907． 3 392． 5
794． 3 152． 5 906． 5 396． 4
总平均值 903 328 1106 413
3 结果和讨论
煤层自燃影响区样品WY系列定量分析数据汇
集于表 1，给出叶和茎中汞含量总均值分别为 903
ng /g和 328 ng /g;作为参考，未经水洗的叶和茎中
汞含量总均值分别为 1106 ng /g 和 413 ng /g。这些
数据均大大高于前人报道的低污染区植物汞含量数
据(13 ～ 46 ng /g)(王定勇等，1999) ，且介于贵州汞
矿区植物汞含量与典型垃圾焚烧厂周边植物汞含量
之间(表 4)，而汞矿和垃圾焚烧厂均是公认的汞污
染源。由此估计，这里雾冰藜中汞含量相对于低污
688 地 质 论 评 2015 年
染区植物汞含量的正异常，这在总体上体现了煤层
自燃区附近很可能已经形成汞污染。
表 2 乌海乌达煤田公路沿线不同采样点雾冰藜汞均值
Table 2 Mercury level in the leaves and stems of B． dasyphylla collected along the main road
of Wuda coal field，Wuhai，Inner Mongolia
样品
编号
叶汞含量
(ng /g)
叶汞均值
(ng /g)
茎汞含量
(ng /g)
茎汞均值
(ng /g)
1 83． 2 81 23． 1 25
79． 5 26． 6
80． 9 24． 3
2 178． 4 182 98． 7 102
182． 3 103． 6
184． 7 104． 9
3 342． 3 343 41． 7 44
341． 5 45． 9
344． 8 44． 8
4 185． 6 186 51． 2 53
186． 2 53． 4
184． 7 54． 6
5 － 147． 2 144
－ 143． 3
142． 1
6 119． 4 121 －
120． 7 －
123． 6
7 － 61． 4 63
－ 62． 7
64． 6
8 152． 7 153 58． 9 62
154． 9 64． 4
151． 7 62． 7
9 120． 4 120 34． 8 35
117． 9 33． 6
122． 8 35． 6
10 85． 6 85 42． 8 44
84． 5 43． 6
84． 9 46． 9
11 532． 9 534 53． 1 55
535． 4 54． 5
534． 1 56． 9
12 191． 4 193 82． 7 83
194． 7 82
193． 1 84． 6
13 84． 3 85 97． 2 95
83． 6 95． 5
87 92． 1
14 77． 5 75 63． 3 65
72． 3 64． 7
74． 5 66． 1
15 127． 8 130 132． 7 134
129． 9 134． 4
132． 4 135． 5
采样位置说明
西北端沙坡距
公路约 200m
公路边，矿道 03
岔道附近
距公路边
大概 50m
公路边，矿道
09 岔道附近
公路边，矿道
10 岔道附近
土坡上采
(附近有洗煤厂)
岔道涵洞旁，
附近有洗煤厂
土质路边
样品
编号
叶汞含量
(ng /g)
叶汞均值
(ng /g)
茎汞含量
(ng /g)
茎汞均值
(ng /g)
16 76． 4 75 32． 5 33
75． 6 31． 9
73． 2 34． 9
17 100． 8 101 96． 3 95
103． 2 94． 5
99． 4 93． 1
18 － 28． 7 31
－ 31． 1
34． 5
19 104． 4 106 25． 8 25
106． 1 26． 5
107． 3 22． 3
20 65． 2 65 22． 6 23
66． 1 24． 7
64． 2 20． 9
21 － 103． 5 105
－ 104． 1
106． 6
22 34． 6 32 21． 8 24
29． 7 24． 6
33． 2 26． 3
23 62． 1 63 29． 6 31
62． 9 28． 5
64． 3 34． 2
24 62． 4 64 84． 2 84
64． 8 82． 1
64． 9 85． 7
25 52． 4 50 66． 3 65
48． 6 65． 2
49． 6 62． 7
26 74． 5 74 64． 6 64
75． 1 62． 9
72． 2 65． 1
27 66． 2 65 49． 3 52
64． 1 51． 7
63． 7 53． 8
28 91． 4 94 －
94． 3 －
95． 7
29 200． 1 199 32． 5 34
197． 3 35． 3
199． 2 34． 1
采样位置说明
一矿附近
一矿周围
一矿小公园
距公路边
大概 50 m
注:样品编号前省略了“WＲ-”。
植物吸收环境物质普遍存在两条途径:通过根
系和通过叶面。荒漠先锋草本植物利用其叶面吸收
空气中水等环境物质的本领尤其突出(陈明忠等，
2011;庄艳丽等，2010)。这里叶汞均值(903ng /g)
788第 4 期 梁言慈等:乌达煤田雾冰藜汞的初步调查
远高于茎汞(328ng /g)的事实，倾向于指示煤层自
燃区附近的汞污染主要呈现空气汞污染，亦即，这里
生长的雾冰藜很可能优先通过叶片吸收空气汞，进
而造成汞在植株中富集。事实上，关联研究已经证
实煤层自燃必然导致煤中汞转化为气态向空气中释
放并通过扩散作用导致自燃区附近乃至整个煤田空
气汞浓度不同程度上升(Liang Yanci et al．，2014)。
以 W区为例，其核心区近地表(距离地表 1. 2m)空
气汞浓度均值为 257ng /m3和其外围的均值为 89ng /
m3(Liang Yanci et al．，2013)。此外，远离火区的煤
田区内公路东南端(连接乌达城区)的均值仍达到
44ng /m3(Liang Yanci et al．，2014)。这里讨论的雾
冰藜正是采自W区外围及相邻的 Y区外围，其生长
环境空气汞浓度典型值(89ng /m3)是北半球大气汞
背景值(1. 5 ～ 2. 0ng /m3)(Lamborg et al．，2002)的
50 倍，是我国汞污染严重城市贵阳空气汞浓度
(8. 7ng /m3)(Fu Xuewu et al．，2011)的 10 倍。由
此可见，这里的雾冰藜其生长环境确实存在空气汞
污染。
有必要说明，上述引用的关联研究是基于复杂
的现场实时检测和网格化方法，仅就野外工作量而
言是采集本文植物样品的 50 倍以上。正因为如此，
发展生物指示尤其针对野外恶劣环境的关于空气污
染物的生物指示十分必要。
细节上，表 1 所示数据很分散亦即不同样品间
汞含量变化很大，这可能是由于不同采样点的雾冰
藜所处微环境不同而造成的生长差异，或者由于不
同采样点受到的烟气影响不同。
值得提及，雾冰藜是一年生草本，六月中旬到七
月份是其生长高峰期，九月末或十月初完成生命史
(庄艳丽等，2010)，全程约 120 天。本工作样品采
集于九月下旬，时值雾冰藜接近枯萎期(图 2e)。因
此，这里采自煤层自燃直接影响区戈壁的雾冰藜其
富集汞的状况，倾向于指示当年现实发生的因煤层
自燃导致附近空气汞污染的状况。
煤田区雾冰藜样品WＲ系列定量分析数据汇集
于表 2，给出叶和茎中汞含量总均值分别为 131ng /g
和 62ng /g，明显高于低污染区植物汞含量数据(13
～ 46ng /g)(王定勇等，1999) ，倾向于指示代表乌达
煤田总体状况的公路沿线存在汞污染。这里的叶汞
数值亦大于茎汞则更倾向于指示存在空气汞污染。
目前缺少完整的煤田公路沿线空气汞数据，但公路
末端(坐标:39°2931. 2892″N，106°4107. 0579″E;
海拔:1233m)亦即煤田东南边缘与乌达城区结合部
的空气汞浓度(均值 44 mg /m3和范围 37 ～ 51 ng /
m3)(Liang Yanci et al．，2014)仍是大气汞背景值
(1. 5 ～ 2. 0 ng /m3)的 20 倍以上。最近有报道乌达
煤层自燃释放的二氧化硫不仅导致火区及周边空气
严重污染而且呈现二氧化硫向整个煤田乃至毗邻的
乌达城区扩散(张春燕等，2012)。
表 3 海渤湾城区植物园树叶汞均值
Table 3 Mercury level in the plant leaves collected at
Botanical Garden，Haibowan downtown，26km away of
Wuda coal field
样品编号 种类 汞浓度(ng /g) 平均值(ng /g)
BG-1 杨树叶 52． 2 53
57
50． 3
BG-2 柳树叶 87． 4 87
85
89． 1
BG-3 榆树叶 123 129
135． 1
129． 8
BG-4 马尾松针 23 24
23． 3
24． 1
BG-5 桧柏叶 52． 1 54
53． 9
55． 6
BG-6 狗尾巴草叶 25 27
26． 6
29． 6
BG-7 雾冰藜叶 14． 9 15
14． 8
14． 9
BG-8 榆树 133． 9 134
130． 6
137． 3
BG-9 马尾松针 29． 6 28
27． 8
25． 6
B-10 法桐叶 75． 2 76
79． 1
72． 2
总平均指标 63
注:﹡表示此植物采自与植物园邻近的人民广场。
由此看来，不能排除煤层自燃释放的汞也会一
定程度上向整个煤田扩散。诚然，汞与二氧化硫的
物理化学属性有别。气态汞在扩散过程中会发生沉
降，持续的沉降会造成汞在地表积累如形成土壤汞
污染，地表积累的汞又会通过二次释放机制再次进
入空气(Fu Xuewu et al．，2011)。因此，存在地表或
888 地 质 论 评 2015 年
土壤汞污染的地方必然伴随着空气汞污染。但二氧
化硫一旦经过氧化并最终以硫酸盐形式沉降则很难
再次进入空气，亦即二氧化硫没有明显的二次释放
机制。由此看来，张春燕等(2012)演示的乌达煤田
空气二氧化硫污染倾向于“即时性”污染。然而，除
煤层自燃区及周边之外的整个煤田区的空气汞污染
很可能更倾向于“积累性”或“历史性”污染。也就
是说，乌达煤田区内 50 多年来持续发生的煤层自燃
想必会导致汞在整个煤田区地表持续积累而引起地
表汞污染;整个煤田区空气汞污染则很可能通过二
次释放机制主要由地表汞污染引起。因此，这里的
雾冰藜植物汞异常且呈现叶汞(131 ng /g)显著高于
茎汞(62 ng /g)，很可能依然是其生长环境空气汞污
染的有效反映和指示。
表 4 不同环境植物汞含量范围比较
Table 4 Statistic summary of plant mercury level at
mercury polluted areas
地点
汞含量范围(平
均值) (ng /g)
数据来源
贵州丹寨汞矿区植物 1620 ～ 14900 刘荣相等，2011
贵州万山汞矿植物 1450 ～ 14450 王明勇等，2010
煤层自燃周边雾冰藜(叶) 243 ～ 1741(903)
煤层自燃周边雾冰藜(茎) 101 ～ 904(328)
煤矿公路附近雾冰藜(叶) 32 ～ 534(131)
煤矿公路附近雾冰藜(茎) 25 ～ 144(62)
海渤湾植物园及人民广场树木(叶) 27 ～ 133(63)
本文
深圳市清水河垃圾焚烧厂(叶) 53 ～ 137 赵宏伟等，2009
深圳市清水河垃圾焚烧厂(茎) 23 ～ 45
贵州贵阳郊区及公园植物 68 ～ 272 郑伟等，2006
湖南省水口山(叶) 80 ～ 470 叶林等，2010
湖南省水口山(茎) 16 ～ 99 叶林等，2010
重庆市自然保护区及公园(树叶) 13 ～ 46 王定勇等，1999
美国大陆某些植物背景值 25 ～ 50 康纳，1980
上述讨论还说明，雾冰藜一旦能够有效指示空
气汞污染，亦将可能指示地表或土壤汞污染，因为在
排除气相汞释放源直接影响前提下地表或土壤中沉
积的汞与空气汞密切相关。
上述讨论亦有助于理解，煤层自燃区附近空气
汞浓度应高于煤田公路沿线空气汞浓度，因为两者
均有地表沉降汞的二次释放贡献，但前者还有煤层
自燃烟气携带气相汞的直接叠加。譬如，W 区附近
空气汞浓度均值为 89 ng /m3，而煤田公路末端的此
值下降到 44 ng /g。这里不妨同时看待两类不同地
点的叶汞数据，可见雾冰藜叶汞对空气汞污染相对
程度的响应是敏感的和正相关的，呈现出煤层自燃
图 3 叶汞含量分布对比图
Fig． 3 Demonstration of mercury level in leaves
of plants from central to outside of Wuda coal field
WY—在燃火点附近;WＲ—远离火点;BG—26km之外
WY—the sites around undergoing coal fires;WＲ—away from
the fires within the field;BG:far away from the field
区附近叶汞均值高(903 ng /g)而公路沿线的叶汞均
值相对较低(131 ng /g)。值得指出，这种对气相汞
的敏感响应及正相关响应使雾冰藜具备了作为空气
汞污染生物指示的前提条件。
参照区混合植物样品 BG系列定量分析数据见
表 3，其植物叶汞总均值为 63 ng /g，此值仅次于燃
煤汞污染严重的贵阳市郊的植物汞含量(见表 4)，
与低污染区植物汞含量比较仍然偏高。这可能与参
照区附近曾有大型燃煤电厂有关。
作为总结，全部雾冰藜等叶汞数据的对数作图
见图 3，这在整体上演示了不同区域的空气
汞污染程度的相对变化。具体而言，海勃湾
植物园及其代表的海勃湾城区(BG)的污染
水平可能接近燃煤汞污染城市贵阳市郊;公
路沿线及其代表的乌达煤田(WＲ)的污染水
平高于典型垃圾焚烧厂附近;乌达煤田腹地
的煤层自燃区(外围)附近(WY)的污染水平
仅次于典型汞矿山。此外，煤层自燃区本身
因其地表未生长雾冰藜及任何植物而无法利
用生物指示，但其空气汞污染必定超过其周
边(WY)，很可能达到典型汞矿区水平。
4 结论和建议
经过初步研究，本文证实:雾冰藜富集
汞，且其叶汞显著高于茎汞的事实与其叶吸
收功能发达的生理本能吻合，从而显现出其
指示空气汞污染的潜力。通过与前人关于汞
污染区(非雾冰藜)植物汞数据对比分析并
988第 4 期 梁言慈等:乌达煤田雾冰藜汞的初步调查
结合关联研究数据，本文揭示:乌达煤田存在由煤层
自燃造成的一定程度的汞污染。这值得今后给予重
视。
本文建议:
(1)今后应优先研究无污染环境下的雾冰藜汞
背景值，以便建立定量或半定量的雾冰藜汞指示模
型。
(2)值得进一步探索利用雾冰藜开展煤层自燃
区的汞污染长期监测。
(3)还值得探索将雾冰藜引入煤层自燃区的生
态环境修复，发挥其汞污染示踪与其作为荒漠先锋
植物的双重作用。
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Mercury Contents of Bassia dasyphylla around Undergoing Coal Fire
in Wuda Coal Field，Wuhai，Inner Mongolia
LIANG Yanci1)，GUO Xiaohua1)，LIANG Handong2)，ZHU Shuquan1)
1)School of Chemical and Environmental Engineering，China Universty
of Mining ＆Technology，Beijing，100083;
2)State Key Laboratory of Coal Ｒesources and Safety Mining，China Universty
of Mining ＆Technology，Beijing，100083
Abstract:The ongoing underground coal fire in Wuda coal field，Inner Mongolia，China started over 50 years
ago and continues to pose environmental and biological hazards． To investigate its potential impact on local
plantation，a total of 298 Bassia dasyphylla (sandwort)leaf and stem samples were collected at Wuda coal field，
and the mercury level was determined by Lumex ＲA-915M /PYＲO-915 + mercury analyzer． The average mercury
concentration in the leaves and stems of B． dasyphylla sampled at coal fire area are 903 ng /g and 328 ng /g，and
that in the leaf and stem samples collected alongside the main road of the coal field are 131 ng /g and 61． 8 ng /g．
The result suggests there is atmospheric mercury pollution within the whole coal field area，and the source is the
underground coal fire． The pollution level is between typical mercury mine and garbage incinerator． Furthermore，
the annual herb B． dasyphylla as a pioneer plant in arid land and desert proves to be a potential biological indicator
of mercury pollution for the environmental and biogeochemical study of the prevailing underground coal fire in north
China．
Keywords:coal seamfire;mercury pollution;biological indicator;Bassia dasyphylla;underground coal fire;
Wuda coal field，Wuhai，Inner Mongolia
198第 4 期 梁言慈等:乌达煤田雾冰藜汞的初步调查