长三角背景地区秋冬季节大气气态总汞含量特征研究

利用Tekran 2537B大气汞分析仪于2009年9月15日～2009年12月17日对上海崇明岛大气气态总汞(TGM)进行了连续监测.监测期间,崇明地区气态总汞的平均含量为2.50 ng·m-3±1.50 ng·m-3,高于北半球背景浓度1.5～1.7 ng·m-3,月均浓度9月<10月<11月<12月.9～12月,崇明地区气态总汞含量的日变化规律为上午08:00～10:00出现峰值,白天气态总汞浓度水平与夜间基本一致.崇明地区气态总汞含量和一氧化碳含量具有较好的相关性,表明崇明地区大气汞主要来自火电厂和工业锅炉的燃煤排放.从风向和后向轨迹模型分析的结果来看,崇明岛的大气汞主要来自西部的大陆地区,尤其是位于崇明西北部的江苏、山东等地.9月和10月盛行来自海面的东风,因而气态总汞含量较低,11月和12月盛行来自大陆工业区的西北风,导致崇明气态总汞含量较高.     

中亚热带背景区重庆四面山大气气态总汞含量变化特征

以重庆市四面山森林自然保护区作为中亚热带背景区的典型代表,利用高时间分辨率自动测汞仪(Tekran 2537X)于2012-03~2013-02对该区域大气气态总汞(TGM)进行了连续1年的野外观测.结果表明,四面山地区气态总汞的年平均含量为(2.88±1.54)ng·m~(-3),高于北半球大气汞含量的背景值,低于国内大部分背景区监测点,表明以四面山为代表的中亚热带背景区大气汞从区域尺度而言尚属正常范围,但从全球大尺度比较,大气背景汞浓度已经有了一定程度升高.TGM浓度按季节表现为:冬季(3.68±2.43)ng·m~(-3)夏季(3.29±0.79)ng·m~(-3)春季(2.44±0.69)ng·m~(-3)秋季(2.13±0.97)ng·m~(-3),冬季TGM浓度变化波动较大.TGM日变化特征为春季夜间TGM浓度较高,秋、夏、冬三季白天TGM浓度较高,TGM浓度日变化与温度和光照强度有显著的正相关关系.从风向和后向轨迹模型分析的结果来看,重庆本地燃煤排放等是该地区气态总汞的主要来源,此外印度季风等造成的大气汞的长距离迁移也可能是该区域大气汞含量升高的原因.     

三峡库区典型农田系统大气汞浓度及不同自然界面释汞通量

以三峡库区周边典型农田系统为研究对象,对不同土壤利用类型下的界面汞释放通量及影响因素进行系统研究,并同时对区域内大气汞(TGM)浓度进行监测.结果表明,研究区TGM浓度范围为2.67~75.5 ng·m~(-3),春冬两季显著高于夏秋季,其均值为(6.26±8.11)ng·m~(-3),明显高于全球TGM浓度背景值.不同地表类型下土壤释汞通量表现为旱地稻田林地;季节变化表现为夏季最高,冬季最低;日变化中最大的释放量出现在正午.不同地表中释汞通量的主要影响因素均为气温、湿度、光照、紫外线强度、土温等,其中气温和紫外强度是影响不同地表土/气界面汞交换的主要因子;在环境因子与农业活动的外界影响下,土壤本底汞含量对不同界面的土壤释汞通量的作用不明显.     

青岛霾天气下大气汞的污染特征分析

2013年1月14~17日青岛市经历了一次大范围的霾污染过程,采集并测定大气气态汞和颗粒态汞,研究汞的污染特征.结果表明,气态汞(TGM)的平均浓度为(2.8±0.9)ng/m3,颗粒汞(PHg)的平均浓度为(245±174)pg/m3.在霾发生的14、15日PHg/TSP的比值明显高于16、17日,且TGM与PHg浓度呈负相关关系,霾日气象条件有利于TGM向PHg转化.大气汞浓度与温度、相对湿度正相关,与风速负相关.TGM与SO2、NO2显著正相关,化石燃料的燃烧是大气汞的主要来源.对大气气团的后向轨迹进行聚类分析,将其分为5类,霾日大气中的汞主要来自近距离传输,受山东本地污染影响,气态汞含量最高.     

持续性降水气象条件下土壤/大气间汞通量特征

为研究自然条件下地表大气间汞交换通量特征及其影响因素,2012年4月22~25日在位于松花江上游的夹皮沟金矿,使用动态通量箱法(dynamic flux chamber, DFC)与汞分析仪(LUMEX Zeeman RA915+)联用技术测定了在持续性降雨气象条件控制下矿区土壤大气间汞交换通量,同步测定了近地面垂向0~150cm范围内大气汞浓度以及太阳辐射强度和大气温湿度,并分析了汞交换通量与降水条件下气象因子间相关关系.结果表明:在持续性降雨条件控制下,地表大气间的汞交换通量表现为沉降与释放过程连续交替出现特征,这与晴朗天气条件下日型汞通量单峰结构明显不同.降水间歇期土壤大气间汞交换通量在坡耕农田采样点依次为(-2.08±6.11)、(-6.16±33.57)、(-3.20±8.64)和(5.06±18.80)ng/(m2·h);在谷底漫滩采样点依次为(-5.21±6.42)、(3.87±28.12)、(-11.87±14.10)和(-9.44±12.23)ng/(m2·h).在局地范围内,地形条件差异影响不同地表和近地面大气系统能量收支,并使近地面大气汞浓度和气象因子发生变化,进而影响地表大气间汞交换通量过程和水平.持续性降水条件下,地表和大气间汞交换通量与太阳辐射强度和大气湿度间具有较为明显的正线性相关关系,与大气汞浓度和大气温度间无明显线性相关关系.     

天津污灌区内气态汞的污染特征及在叶菜类蔬菜中的富集

污灌区土壤相当于一个巨大的汞(Hg)源向水体和大气释放汞,挥发的气态汞可以通过植物叶片的气孔进入植物体内,严重威胁着当地农产品安全及人类健康.天津污灌区是汞污染的重灾区之一,本研究选取天津污灌区内某稻田(污灌约30a)、菜田(污灌约15 a)和污灌区边缘某草地(无污灌史,对照)作为监测地点,以5种常见叶菜(菠菜、苋菜、油菜、生菜、韭菜)作为生物监测实验对象,考察污灌区内产地土壤、大气汞的浓度及其在叶菜中的富集特征.结果表明:1经过长期污灌,稻田和菜田土壤汞含量已显著高于区域土壤汞背景含量和土壤环境质量标准一级标准,但未超过二级.对照草地土壤汞含量在背景含量与一级标准之间.稻田和菜地大气环境已受到较为严重的汞污染,气态总汞均值分别为71.3 ng·m-3和39.2ng·m-3,远高于北半球大气总汞含量的背景水平(1.5~2.0 ng·m-3),对照草地总汞含量平均为9.4 ng·m-3.2叶菜汞含量与污灌区气态汞含量对数之间呈现极显著的线性关系,5种叶菜对污灌区气态汞的敏感程度依次为菠菜>苋菜>韭菜>油菜>生菜.菠菜和苋菜Hg含量的中位值及平均值均超出食品卫生限量标准,其中菠菜的中位值及均值在20μg·kg-1以上,其余3种叶菜中位值及均值在限量值标准以下.3污灌区内叶菜Hg来源主要通过叶片吸收气态汞进入植株体内,而非颗粒态汞.研究表明在污灌地区种植叶菜,不仅需要考虑土壤污染的因素,也需要考虑气态汞暴露的风险.     

海南五指山大气气态总汞含量变化特征

利用高时间分辨率自动测汞仪(Tekran 2537B)于2011-05~2012-05对五指山大气气态总汞(TGM)进行了连续1 a的观测.结果表明,五指山TGM含量为(1.58±0.71)ng·m-3,与全球大气汞背景值相当,表明五指山大气几乎没有受到明显的大气汞污染.TGM的月变化特征表现为2011年6~8月和2012年3~5月TGM含量较低,2011年9月~次年1月含量较高,热带季风是影响TGM月变化的主要因素.五指山TGM具有明显的日变化特征,小时均值最低值出现在09:00,峰值出现在19:00,白天TGM浓度低于晚上.日变化受汞长距离迁移和本地气象条件的共同影响.后向轨迹分析结果表明大气汞从中国大陆的长距离迁移为五指山TGM浓度升高的主要原因.     

长白山地区大气气态总汞含量的季节性特征研究

利用高时间分辨率自动大气测汞仪(Tekran(R) 2537A),于2005-08～2006-07对长白山地区大气气态总汞进行了连续1a的野外观测.结果表明,长白山地区气态总汞的年平均含量为(3.22±1.78)ng·m-3,按季节表现为:冬季＞春季＞秋季＞夏季.长白山地区气态总汞含量高于北半球大气汞含量的背景值(1.5～2.0 ng·m-3),表明该地区已受到一定程度的大气汞污染.在对长白山地区气态总汞来源的解析中,该区频率最高的指示风向西南(SW)、西北(NW)和非主导风向东北(NE)方位上,城镇人为采暖、燃煤以及对生物燃料的使用成为该地区的气态总汞的主要来源,而土壤释放或其他来源的大气汞经中长距离的迁移也是造成该区域大气汞含量升高的原因.     

贵阳市生活垃圾卫生填埋场汞的地气交换特征初步研究

城市生活垃圾填埋场是日常生活中许多含汞物质的最终归宿地,这些含汞物质有可能通过"再挥发"途径进入大气,从而增加大气的汞负荷。为了研究垃圾填埋场汞的释放强度,2003年11月底我们用配备有自动测汞仪的动力学通量箱法,对贵阳市的一个垃圾卫生填埋场进行了汞通量测定。结果发现无论是半年期的垃圾还是覆土,汞的释放均具有明显的日变化规律,即白昼明显大于夜晚。半年垃圾和覆土的平均汞释放强度分别为502.4和55.2ng(Hg)·m-2·h-1,远高于国内外背景区的通量值,说明垃圾填埋场已成为一个潜在的大气汞人为释放源。基质中汞含量的差异是造成通量差异的主要因素,而采取覆土措施则可大大减少汞向大气的排放。天气晴朗时光照强度与汞的释放关系密切,是促进气态汞形成的主要驱动力;阴雨初期,降雨则在一定程度上增加了汞的排放。     

垃圾填埋场大气汞的浓度和形态

对贵阳市和武汉市的5座城市生活垃圾填埋场大气中的ρ(气态总汞)进行了测定,并分析了填埋场的大气活性气态汞、颗粒态汞、单甲基汞和二甲基汞的质量浓度分布. 结果表明:5座填埋场ρ(气态总汞)为1.6～473.7 ng/m3,不同采样点的平均值为8.5～155.7 ng/m3,最高值出现在填埋场的工作面及工作面下风向区域;而封闭填埋场或运行填埋场的覆土区的ρ(气态总汞)较低. 天气条件和垃圾处理活动均可影响ρ(气态总汞)水平. 贵阳高雁垃圾填埋场大气ρ(活性气态汞),ρ(颗粒态汞),ρ(单甲基汞)和ρ(二甲基汞)的平均值分别为37.4,255.3,12.4和12.7 pg/m3. 虽然不同形态汞的质量浓度明显高于全球背景值,但其产生的环境风险不大.      

微囊藻毒素导致鲫鱼淋巴细胞凋亡的研究

采用离体细胞培养诱导方法,以鲫鱼(Garassiusauratus)为实验材料,研究了两种微囊藻毒素microcystinLR(MCLR)和microcystinRR(MCRR)在低浓度下(1nmol·L-1,5nmol·L-1和10nmol·L-1)对鲫鱼淋巴细胞的毒性效应.结果表明,鲫鱼淋巴细胞分别经两种微囊藻毒素体外诱导2h后,出现细胞核固缩的典型细胞凋亡形态学特征;琼脂糖凝胶电泳检测到明显的细胞凋亡的生物化学特征梯状DNA(DNAladder);并且两种藻毒素诱导的细胞凋亡呈时间和剂量效应关系.该研究表明微囊藻毒素可导致鱼类淋巴细胞产生凋亡,因而可能影响鱼类免疫功能.     

万山汞矿区地表与大气界面间汞交换通量研究

采用动力学通量箱与高时间分辨率大气自动测汞仪联用技术对万山汞矿区不同季节、不同地表与大气界面间汞交换通量和大气汞含量进行了测定.结果显示,受人为活动和地表强烈释汞的影响,万山地区大气汞含量高出背景区1～3个数量级,在冶炼厂附近平均值可达1 101.8 ng/m³,最低平均值达17.8 ng/m³,显示万山汞矿区已遭受较严重的大气汞污染.万山汞矿区土壤与大气界面汞交换非常强烈,土壤向大气的释汞通量最高可达27 827 ng/(m².h),大气汞干沉降通量最高可达9 434ng/(m²·h).万山汞矿区土壤与大气汞交换通量主要受光照强度、大气汞含量影响.光照在土壤释汞过程中起促进作用,而较高的大气汞含量则抑制了土壤向大气的释放,并导致大气汞强烈的干沉降.不同的地表类型对地表释汞影响较大,植被覆盖土壤释汞通量显著低于无植被覆盖地区,而冶炼后的矿渣堆则成为大气汞的净源.     

重庆缙云山4种典型植被覆盖下汞的释放通量及影响因素

为了揭示不同植被覆盖下土壤/大气界面释汞通量及其交换特征,在缙云山国家级自然保护区内选择4种典型植被覆盖类型(常绿阔叶林、楠竹林、灌木林以及草地)为研究对象,连续同步监测不同植被覆盖下土/气界面汞释放通量,同时考察各环境因子对土壤释汞的影响.结果表明,缙云山在4种不同植被覆盖下土壤汞释放通量具有明显的差异,总体表现为楠竹林[17.77 ng·(m~2·h)~(-1)]草地[17.58 ng·(m~2·h)~(-1)]灌木林[16.87 ng·(m~2·h)~(-1)]常绿阔叶林[14.32 ng·(m~2·h)~(-1)];不同植被覆盖下土壤释汞通量在季节变化上呈现相似的规律性,但不同植被覆盖类型之间也存在明显差异,主要体现在暖季汞释放通量高于冷季;缙云山地区不同林植被覆盖下土壤释汞通量存在明显的日变化;气象因素光照强度、气温、土温和相对湿度,对土/气界面汞释放通量影响也不相同,气温为常绿阔叶林,灌木林与楠竹林的主要影响因子,光照强度为草地的主要影响因子.     

中亚热带针阔混交林土壤-大气界面释汞通量研究

为了揭示不同气候条件下森林与大气间汞交换的规律,应用动力学通量箱与Lumex RA 915+测汞仪联用技术,选择重庆缙云山国家级自然保护区为研究地点,于2011年4月~2012年3月对针阔混交林土/气界面释汞通量进行了为期1 a的连续监测,并考察了各环境因子对土壤释汞通量的影响.结果表明,缙云山针阔混交林林地土壤年平均释汞通量值为(16.82±6.70)ng·(m2·h)-1,明显高于欧美国家自然背景区;受光照、温度、相对湿度等气象因素以及亚热带地区森林植被生长变化规律影响,缙云山地区林地土壤释汞通量存在显著的季节性差异,暖季林地土壤释汞通量[(22.23±13.19)ng·(m2·h)-1]明显高于冷季[(6.01±4.05)ng·(m2·h)-1];通径分析结果表明林地土壤释汞通量的日变化特征和1 d中光照强度变化有密切关系,土温、气温和相对湿度与土壤释汞通量之间的显著相关关系可能是光照强度与土壤释汞通量相关关系的表象.     

我国大气环境中汞污染现状

综述了最近几十年中国大气汞的排放、分布、传输和沉降方面的研究.中国人为源每年汞排放量为世界最高,达到500~700t左右,超过全球人为排放量的25%~30%,并以每年4.2%的速度增加.通过已有观测和模型估算,中国来自自然地表过程(包括裸露地、地表水和森林土壤等)的汞排放量与人为源汞排放量相当,不容忽视.中国城市、农村和偏远地区大气汞浓度分布和变化范围很大,城市地区的总气态汞(TGM)浓度是北美和欧洲地区相似城市类型TGM的1.5~5倍左右;中国城市颗粒态汞(PHg)浓度比北美和欧洲地区高出2个数量级;中国沿海地区和偏远的背景区TGM、PHg和活性汞(RGM)低于中国内地城市地区,但是也明显高于背景值和北美和欧洲地区.相应地,高含量的大气汞浓度导致大量的大气汞沉降到地表,城市地区和背景区大气汞沉降分别比北美地区高出1~2个数量级和1~2倍.     

广州市大气气态总汞含量季节和日变化特征

利用高时间分辨率自动测汞仪(tekran 2537B),于2010-11~2011-11对广州市大气气态总汞(TGM)进行了连续1a的观测.结果表明,广州市大气气态总汞的年平均含量为(4.86±1.36)ng/m3,表明该地区受到了一定程度的大气汞污染.TGM浓度按季节表现为:春季>冬季>秋季>夏季.TGM污染呈现春高夏低的现象,气象因素如边界层、静止风是影响其季节分布不同的主要原因.日变化趋势为中午最低,早晚出现2个高峰,边界层和温度对TGM日变化有很大影响.对广州市大气气态汞的可能来源分析结果表明,TGM主要来源于本地人为排放,其中市内燃煤电厂和水泥厂等人为源排放可能是广州市大气气态总汞的主要来源.