东海夏季溶解气态汞和活性汞分布特征及控制因素

于2018年6月在东海开展航次调查,测定了水体中溶解气态汞（dissolved gaseous mercury,DGM）、活性汞（reactive Hg,RHg）、总汞（total Hg,THg）及溶解态汞（dissolved Hg, DHg）浓度,探究了夏季东海水体中DGM和RHg的分布特征及其控制因素。结果表明,东海水体DGM和RHg浓度分别为（151.3±75.9 ）pg/L和（0.8±0.7） ng/L,DGM/THg、DGM/RHg和RHg/THg的数据分别为（4.5±2.5）%、（26.7±15.0）%和（21.6±14.8）%。与其他海洋体系相比,东海水体中DGM和RHg浓度显著高于多数大洋水体,低于或接近其他近海报道结果。空间分布上,东海水体DGM和RHg均呈现出相对复杂的分布趋势,在近岸浅层水、外海浅层及深层水中均存在明显的高值区,表明其可能受陆源输入和原位生成/去除过程共同控制。垂直分布上,底层水中DGM和RHg浓度相对较低,其他水层无显著差异。不同水层THg和DHg调查数据显示东海底层水中虽然THg浓度最高,但DHg相对其他水层浓度略低,这可能是导致底层水中RHg和DGM较低的主要原因。Spearman相关性分析和多元回归分析结果表明,RHg浓度和溶解氧（dissolved oxygen,DO）含量是影响海水中DGM浓度的关键控制因素,而DO含量是影响海水中RHg浓度的关键控制因素。     

太湖不同营养水平湖区汞的形态和分布特征

为研究富营养化对太湖汞形态分布特征的影响,于2011年水华暴发期,在太湖不同营养水平湖区(竺山湾、贡湖湾及南太湖)采集水样,测定了水体中THg(总汞)、DHg(溶解态总汞)、RHg(活性汞)、TMeHg(总甲基汞)、DMeHg(溶解态甲基汞)的质量浓度及其分布特征. 结果表明,太湖不同营养水平湖区水体中ρ(THg)和ρ(DHg)无显著差异,ρ(THg)为4.67~12.15 ng/L,ρ(DHg)为2.27~10.36 ng/L. 太湖水体中ρ(RHg)平均值为0.79 ng/L,藻类的生长对水体中ρ(RHg)的分布有显著影响,水体营养水平越高,ρ(RHg)越低. 水体中ρ(TMeHg)和ρ(DMeHg)分别为0.10~0.27和0.09~0.23 ng/L,藻类的吸附及水体中较高的E_h(氧化还原电位)和pH抑制了汞的甲基化,但在富营养化较严重的竺山湾,受藻类生长及水华的影响,水体中ρ(TMeHg)(0.22 ng/L)仍相对较高.      

春季胶州湾海水汞的形态研究

于2010-04对胶州湾进行定点连续采样,采用现场和室内分离测定的方法,分析了海水中汞的形态及其日变化特征,以进一步认识汞在近海环境中的归宿和环境效应.结果表明,胶州湾表层海水中溶解态元素汞(DEM)浓度为97.5 pg.L-1(38.2～156 pg.L-1),最高值和最低值分别出现在13:00和17:30,主要受潮汐和光照的影响.DEM含量随深度的增加而下降,表层海水DEM主要来源于Hg(Ⅱ)的光致还原.活性汞(RHg)、溶解态汞(DHg)浓度分别为7.94 ng.L-1(4.39～19.3 ng.L-1)和13.9 ng.L-1(7.32～49.1 ng.L-1),均在13:00出现最大值,主要是受潮汐带来污染较重的海水的影响.活性汞和溶解态汞浓度随水深变化的趋势相似,受到光照和水温的影响,表层海水活性汞占溶解态汞的比例最大.海水中活性汞平均占溶解态汞的62%,具有相对较高的活性和生物可利用性,为DEM的形成提供了条件.甲基汞(MeHg)浓度较低,平均为0.30 ng.L-1,部分未检出.     

红枫湖出入库河流汞浓度分布特征及影响因素分析

基于冷原子荧光测定方法对红枫湖出入库河流中总汞、溶解态汞、甲基汞及溶解态甲基汞的时空分布特征及控制因素进行了分析。河流总汞浓度在2.2～350ng/L之间,平均值为51ng/L。由于受到人为源的污染,总汞含量显著高于世界其它一些天然水体。河流中总汞和颗粒态汞之间存在极显著相关性(r=0.99,p0.001)。河流汞季节变化主要受河水流量以及暴雨引发的地表径流所控制。河流输入红枫湖水库的汞大部分蓄积在水库中,仅有少量汞输出水库,水库已成为河流汞输入一个巨大的汇。入湖河流中的总甲基汞和溶解态甲基汞并没有显著的季节差异。春季暴雨期间,更多的地表甲基汞随着地表径流进入到河流中,成为河流甲基汞一个重要甲基汞源。     

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.      

黄海-西北太平洋表层海水Hg的形态研究

于2015年3月29日至5月6日乘东方红2号从青岛前往西北太平洋,采用现场测定与室内分析结合的方法分析了黄海到西北太平海域表层海水中Hg形态及分布特征,以认识黄海到西北太平洋海水Hg的含量及区域Hg的迁移。黄海-西北太平洋表层海水中总汞（THg,total mercury）变化范围为0.11~2.50 ng/L,平均为0.75±0.51 ng/L,THg的含量呈近海高大洋低;表层海水中活性汞（RHg,reactive mercury）范围为0.10~1.45 ng/L,平均为0.33±0.24 ng/L,RHg/THg平均为48.4%,海水中RHg与水温呈显著性正相关（r=0.494*,P=0.045）;表层海水中溶解性气态汞（DGM,dissolved gaseous mercury）的含量为11.7~105.7 pg/L,平均浓度39.6±22.9 pg/L。海水中DGM与气温呈显著正相关（r=0.633*,P=0.011）,与风速呈显著负相关关系（r=-0.660**,P=0.006）。从黄海到西北太平洋DGM含量逐渐升高,其日变化呈现白天高夜晚低的趋势,主要受光照的影响。     

重庆缙云山降水中不同形态汞的含量及其沉降量

于2013年4月至2014年3月连续1 a,利用湿沉降自动采样器采集了重庆缙云山的雨水样品,分析了样品中不同形态汞的含量,并计算其沉降量.结果表明,降水中总汞(THg)、溶解态汞(DHg)、颗粒态汞(PHg)、活性汞(RHg)、总甲基汞(Me Hg)、溶解态甲基汞(DMe Hg)、颗粒态甲基汞(PMe Hg)的含量范围分别为7.47~120.11、2.51~43.03、2.28~77.99、0.14~15.14、2.58×10-2~101.62×10-2、0.30×10-2~72.29×10-2、1.45×10-2~63.55×10-2ng·L-1.在计算各形态汞体积加权平均含量(VWM)的基础上,分别算出其年沉降通量为:42.71、23.51、19.20、5.87、0.61、0.34、0.27μg·(m2·a)-1.Me Hg占THg的比例是0.07%~3.79%(平均1.34%),而PHg占THg的比例以及PMe Hg占Me Hg的比例分别是10.49%~89.30%(平均49.95%)、4.31%~98.86%(平均43.14%).除Me Hg外,其它形态汞的含量和沉降量都表现出了明显的季节变化特征,THg、DHg、PHg的含量均为冬季最高而夏季最低,RHg的含量在春冬季明显高于秋夏季.THg、DHg、Me Hg、DMe Hg的沉降量与降雨量具有相同的季节变化趋势,均为春季夏季秋季冬季,RHg的沉降量也是春季最大,而冬季最小.缙云山大气汞沉降不仅受到降雨量、降雨频率以及其它气象条件的影响,也受到了人为活动的干扰.     

贵州省万山汞矿区地表水中不同形态汞的空间分布特点

利用两次金汞齐-冷原子荧光光谱法,对贵州省废弃汞矿山万山矿区地表水不同形态汞(活性态、溶解态、颗粒态)的含量进行测定.样品活性态汞为1.04～402 ng/L;溶解态汞为12.5～426 ng/L;颗粒态汞变化很大,最低只有1.38 ng/L,最高达4 427 ng/L.研究表明:(1)直接与矿山冶炼活动排放物炉渣接触的溪流水污染程度最高,总汞高达4.46μg/L;(2)与矿山开采活动排放的废石或贫矿石接触的溪流水污染程度较低;(3)远离汞矿开采、冶炼活动区的地表水总汞接近汞矿化带背景参考值.     

三峡水库消落带土壤与优势植物淹水后对土-水系统汞形态的影响

三峡库区消落带落干期植被生长茂盛,蓄水后消落带被淹没,土壤-植物系统在长时间淹水情况下,随着体系内物理化学性质的改变,汞形态也会发生变化,从而对库区水生生态系统中汞含量以及形态带来一定的影响.为此,本研究选取三峡库区4种优势植物室内栽培,再进行室内模拟淹水试验,研究淹水后土壤、水体中甲基汞(Me Hg)以及其他形态汞的变化.结果表明,淹水过程中植物的存在有利于土壤Me Hg的生成,同时对上覆水不同形态汞浓度影响显著.狗牙根作为消落带优势种,由于其体内总汞及甲基汞含量较高,淹水后对土壤以及上覆水系统中甲基汞以及其他汞形态的影响最为明显.淹水第90 d,狗牙根+土+江水(B1)处理土壤Me Hg的含量最高,为(1 135.86±113.84)ng·kg~(-1),是不加植物的对照处理土+江水(CK2)中土壤Me Hg含量的2倍左右;上覆水总甲基汞(TMe Hg)、溶解态甲基汞(DMe Hg)、总汞(THg)、溶解态汞(DHg)和活性汞(RHg)均呈峰值偏左的抛物线状变化,在第30 d时达到峰值,其中B1处理上覆水TMe Hg、THg和DHg最高,分别为(2.88±0.06)、(40.29±2.42)和(35.51±3.77)ng·L~(-1),三者中溶解态汞是其主要存在形式.因此可以推测三峡库区消落带植物淹水后将增加水库汞污染负荷.     

我国原生汞生产行业典型企业Hg的污染排放特征

为了解目前国内仍在运行生产的原生汞生产企业各排污节点气态Hg排放现状以及对周围环境介质的影响,选择一家典型企业进行了现场监测研究. 结果表明:在研究企业汞矿坑口、中转漏斗、破碎、浮选、脱水等工艺节点的车间空气中ρ(气态Hg)较低,在(3.00±0.23)~(20.3±7.7)ng/m3之间;而在全尾砂充填、冶炼和冷凝等工艺节点的车间空气中ρ(气态Hg)相对较高,为(754±67)~(907±79)ng/m3. 冶炼废气中ρ(气态Hg)平均值为(295±32)μg/m3,ρ(颗粒态Hg)平均值为(65.9±3.8)μg/m3;燃煤锅炉废气中ρ(气态Hg)平均值为(123±40)μg/m3,未达到GB 30770—2014《锡、锑、汞工业污染物排放标准》限值(15 μg/m3)或GB 13271—2014《锅炉大气污染物排放标准》限值(50 μg/m3)的要求,其ρ(颗粒态Hg)平均值为(14.1±3.5)μg/m3,ρ(气态Hg)∶ρ(颗粒态Hg)约为7∶1. 研究企业2012年气态Hg排放总量为18.9 kg,释Hg因子为0.004 8%. 研究企业矿区内土壤w(总Hg)为6.44~444 mg/kg,平均值为(140±133)mg/kg;矿区外为1.96~104 mg/kg,平均值为(24.4±26.2)mg/kg. 地累积指数法评价结果表明,土壤受Hg污染影响程度为矿区内>矿区外东南和东北方向>矿区外西南和西北方向. 研究显示,我国汞矿开采、冶炼排放对厂界及周边土壤造成了明显影响,并且污染仍在持续,不容忽视.      

紫外光对冬季近岸海水中溶解性气态汞产生的影响

现场采集青岛近岸海水样品,在紫外UVA、UVB辐照和黑暗对照条件下对不同过滤海水分别进行汞的还原实验,计算累积释放量,模拟计算还原反应速率.结果表明,紫外光照射下,海水溶解性气态汞(DGM)产量呈现先显著增加后逐渐降低的趋势,累积产量逐渐增加,最后趋于稳定,符合准一级反应动力学模型,紫外光照射下DGM累积产量远高于黑暗对照,紫外光促进汞的还原,特别是促进了海水中Hg2+的产生.紫外光下DGM的产生速率常数在0.057~0.214h-1之间,0.2μm过滤海水高于未过滤海水,颗粒物具有抑制效应;在氩气吹脱时,UVB照射下的反应速率大于UVA,空气吹脱条件下结论相反,氧气参与了汞的光氧化还原过程.     

乌江流域水库水体中溶解性气态汞季节变化特征

选取乌江流域上两个典型的水库(乌江渡水库和东风水库)作为研究对象,对不同季节水库水体中溶解性气态汞进行研究。结果显示:两个水库溶解性气态汞均明显表现为上层水体﹥下层水体,夏季﹥春季、冬季。水库中溶解性气态汞的含量受太阳辐射和水体中溶解性有机碳两个因素共同控制。     

贵州省万山汞矿区地表水中不同形态汞的空间分布特点

利用两次金汞齐-冷原子荧光光谱法,对贵州省废弃汞矿山万山矿区地表水不同形态汞(活性态、溶解态、颗粒态)的含量进行测定。样品活性态汞为1.04~402 ng／L;溶解态汞为12.5~426 ng／L;颗粒态汞变化很大,最低只有1.38 ng／L,最高达4 427 ng／L。研究表明:(1)直接与矿山冶炼活动排放物炉渣接触的溪流水污染程度最高,总汞高达4.46μg／L;(2)与矿山开采活动排放的废石或贫矿石接触的溪流水污染程度较低;(3)远离汞矿开采、冶炼活动区的地表水总汞接近汞矿化带背景参考值。     

Transport and fate of mercury under different hydrologic regimes in polluted stream in mining area

Seepage from Hg mine wastes and calcines contains high concentrations of mercury (Hg). Hg pollution is a major environmental problem in areas with abandoned mercury mines and retorting units. This study evaluates factors, especially the hydrological and sedimentary variables, governing temporal and spatial variation in levels and state of mercury in streams impacted by Hg contaminated runo . Samples were taken during di erent flow regimes in theWanshan Hg mining area in Guizhou Province, China. In its headwaters the sampled streams/rivers pass by several mine wastes and calcines with high concentration of Hg. Seepage causes serious Hg contamination to the downstream area. Concentrations of Hg in water samples showed significant seasonal variations. Periods of higher flow showed high concentrations of total Hg (THg) in water due to more particles being re-suspended and transported. The concentrations of major anions (e.g., Cl??, F??, NO3?? and SO4 2??) were lower during higher flow due to dilution. Due to both sedimentation of particles and dilution from tributaries the concentration of THg decreased from 2100 ng/L to background levels (< 50 ng/L) within 10 km distance downstream. Sedimentation is the main reason for the fast decrease of the concentration, it accounts for 69% and 60% for higher flow and lower flow regimes respectively in the upper part of the stream. Speciation calculation of the dissolved Hg fraction (DHg) (using Visual MINTEQ) showed that Hg(OH)2 associated with dissolved organic matter is the main form of Hg in dissolved phase in surface waters in Wanshan (over 95%).     

乌江流域表层水体中汞的形态与时空分布特征

为了弄清乌江流域表层水体中汞的形态与时空分布规律,于2009年1~12月,每月采集乌江流域河流表层水样,采用两次金汞齐-冷原子荧光光谱法和蒸馏-乙基化结合GC-CVAFS法测定了水中不同形态汞的浓度。结果表明:(1)监测期间各采样点总汞、甲基汞、溶解态汞、颗粒态汞、活性汞、颗粒态甲基汞、溶解态甲基汞的年均算数平均值分别为5.20±10.89、0.09±0.20、3.31±10.66、1.89±1.08、0.30±0.36、0.06±0.19、0.04±0.03 ng/L。不同形态汞的沿程分布显示,水库的修建改变了原有的汞的地球化学过程。(2)通过不同季节各形态汞浓度的变化发现,河流表层水中不同形态汞有明显的季节变化趋势。(3)相关分析发现,总汞受总悬浮颗粒物含量的影响相对较大;活性汞浓度的季节变化可能与降雨对乌江水体的影响有关。     

太湖营养状态对沉积物中总汞和甲基汞分布特征的影响

为探讨营养状态对太湖沉积物汞的分布及其甲基化的影响,以太湖不同营养水平的湖区为研究对象,采用PSA和GC-CVAFS方法,分别测定了沉积物总汞(THg)、甲基汞(MeHg)含量;另测定了沉积物有机质含量和水体总氮、总磷浓度.结果显示,太湖表层沉积物THg含量为32.30~150.28ng/g,均值为62.94ng/g,含量高低与营养化程度一致,其垂向分布主要受到人为活动和有机质的影响;MeHg含量为0.32~1.01ng/g,均值为0.51ng/g,不同营养水平的湖湾区MeHg含量差别不大,其分布受有机质的影响,高含量富集在表层,随深度的增加逐渐降低并趋于稳定;甲基化比率比较低主要是太湖水体溶解氧含量高抑制了甲基化过程.     

碘化活性炭吸附和预富集水体汞的方法

化学处理活性炭对汞等重金属离子具有良好的吸附特性。通过一系列测试获得了碘化和氯化活性炭预富集水体汞的优化方案。对实验室配制汞标准样品的测试表明,碘化和氯化活性炭对汞具有良好的吸附特性,而采样管的内径、活性炭的填充量以及过滤流速均影响活性炭预富集水体汞的效率。采用600mg的碘化活性炭采样管(内径:0.35cm),在水体过滤流速为10r/min(7mL/min)~25r/min(17mL/min)的条件下,碘化活性炭对水体汞的吸附效率可达到95%以上。增加流速和采样管内径以及减少活性炭填充量均会降低活性炭对水体汞的吸附效率。同时进一步测试了碘化活性炭对高汞(万山汞矿区渗滤水,含量范围:37.68~321.57ng/L)和低汞(贵阳市降水,含量范围:2.76~9.98ng/L)等天然水体汞的预富集效率,其预富集效率的平均值分别为96.74%(n=8)和96.09%(n=8)。该研究为采用化学处理活性炭技术预富集天然水体汞以及开展水体汞同位素测试提供了一种全新方法。