Mercury Speciation in Natural and Mining-Related Systems

Abstract

Mercury speciation and the composition of mercury phases in natural and mining-related environments is studied by the thermal release analysis combined with electrothermal atomic absorption spectroscopy (TA-ET-AAS), as well as scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray microanalysis (SEM-EDS). The analyses are applied to laboratory-made samples bearing mercury selenide and to field samples from sites known for relatively high natural or industrially induced Hg background. They are, namely, material from the dispersion train of the Ursk sulfide tailings (Ursk Village, Kemerovo region) and debris precipitated from snow sampled in the Kurai mercury zone (Aktash Village, Gorny Altai). The TA-ET-AAS method works well in discrimination and identification of Hg sulfide and Hg selenide provided that the samples contain sufficient amounts of both compounds, but the sum HgS + HgSe can be determined at any contents of the two compounds. The presence of both mercury sulfide and mercury selenide in the samples has been confirmed by SEM-EDS microanalysis. The temperature ranges for the mercury species (Hg2+; HgS+HgSe mixture; mercury bound with organic matter (Hg-OM), including CH3Hg+) are identical in the laboratory and field samples. Therefore, the suggested approach can ensure fast and reliable detection of Hg phases in rocks exposed to supergene alteration

Для изучения состава минералов ртути в природных и техногенных объектах предложен подход, сочетающий метод термического анализа с электротермическим атомно-абсорбционным детектированием (ТА-ЭТА-ААС) и сканирующую электронную микроскопию (СЭМ ЭДС). Исследования проводили с использованием модельного образца, содержащего селенид ртути, а также образцов, отобранных на объектах, характеризующихся повышенным природным и техногенным геохимическим фоном ртути, а именно: вещества потока рассеяния хвостохранилища Ново-Урского месторождения (п. Урск, Кемеровская область) и твердого осадка снега Курайской ртутной зоны (п. Акташ, Горный Алтай). Показано, что применение метода ТА-ЭТА-ААС для разделения и идентификации сульфида и селенида ртути возможно при значительных содержаниях обоих соединений в исследуемых образцах, т. е. при сравнительно небольших разбавлениях, однако при этом определение суммы HgS и HgSe возможно при любых содержаниях данных форм. Присутствие обеих форм подтверждается данными СЭМ ЭДС. Показано, что интервалы температурных выходов изучаемых форм ртути (Hg2+; смесь HgS/HgSe; Hg-OM (форма, связанная с органическим веществом, в том числе CH3Hg+)) в модельных и реальных образцах совпадают. На основании чего можно полагать, что предложенный подход может быть с успехом применен для быстрой и надежной идентификации минералов ртути в гипергенных условиях