草海典型高原湿地食物链中汞同位素组成特征

以国家自然保护区贵州草海高原湿地为研究对象,系统采集了不同种群水生生物,通过测定各样品总汞、甲基汞含量、碳氮同位素和汞同位素组成,以探究汞在食物链营养级传递过程中的同位素分馏特征.结果显示,所有样品均发生了汞同位素质量分馏(MDF)和非质量分馏(MIF),且均表现出偏负的δ202Hg (-0.93‰±1.32‰,n=14)以及偏正的Δ199Hg(0.79‰±0.76‰,n=14).除穗状狐尾藻(δ15N=-1.88‰)以外,δ15N和δ202Hg之间存在显著的正相关关系(r=0.58,P0.05),表明汞在食物链的生物富集过程中相对富集偏重的汞同位素.Δ199Hg和δ15N之间也表现出显著正相关性(r=0.67,P0.05),同时Δ199Hg与生物中甲基汞比例(%MeHg)之间存在显著正相关性(r=0.58,P0.05),表明汞的非质量分馏程度随食物链的升高而变大,可能是由于营养传递的过程中生物体内甲基汞的比例升高所致.     

Hg稳定同位素地球化学研究进展

近年来汞(Hg)稳定同位素研究进展显著。Hg具有七种稳定同位素。以往研究不但报道了Hg同位素质量分馏,也报道了Hg同位素非质量分馏,使Hg成为目前唯一在自然界中具有同位素非质量分馏的重金属元素。本文阐述了Hg同位素的研究背景,总结了Hg同位素分析方法和引起Hg同位素分馏的生物化学过程,介绍了地球各圈层样品中Hg同位素组成的国内外最新研究现状。而最新发现的大气降雨中异常的、呈季节性变化的偶数Hg同位素非质量分馏(Δ200 Hg),更开辟了Hg同位素研究的新领域。不同于奇数Hg同位素非质量分馏,偶数Hg同位素非质量分馏还未经任何实验验证,其分馏机理也完全不清楚,亟待深入研究。Hg可能的"三维"同位素体系(质量分馏、奇数以及偶数Hg同位素非质量分馏)的研究和应用将有希望为进一步认识Hg环境过程、生物累积、大尺度迁移以及全球性的生物地球化学循环提供更加丰富的信息,具有重要的科学意义。     

草海典型高原湿地食物链中汞同位素组成特征

以国家自然保护区贵州草海高原湿地为研究对象,系统采集了不同种群水生生物,通过测定各样品总汞、甲基汞含量、碳氮同位素和汞同位素组成,以探究汞在食物链营养级传递过程中的同位素分馏特征。结果显示所有样品均发生了汞同位素质量分馏(MDF)和非质量分馏(MIF),且均表现出偏负的δ202 Hg(-0.93‰±1.32‰,n=14)以及偏正的Δ199 Hg(0.79‰±0.76‰,n=14)。除穗状狐尾藻(δ15N=-1.88‰)以外,δ15 N和δ202Hg之间存在显著的正相关关系(r=0.58,P0.05),表明汞在食物链的生物富集过程中相对富集偏重的汞同位素。Δ199Hg和δ15N之间也表现出显著正相关性(r=0.67,P0.05),同时Δ199Hg与生物中甲基汞比例(%Me Hg)之间存在显著正相关性(r=0.58,P0.05),表明汞的非质量分馏程度随食物链的升高而变大,可能是由于营养传递的过程中生物体内甲基汞的比例升高所致。     

九龙江河口咸淡水混合过程中汞的额外增加与消除

河口是海陆界面能量和物质交换的重要场所,研究汞在河口的迁移特征及影响因素,对认识汞的生物地球化学行为具有重要意义. 本研究测定了九龙江河口区沉积物孔隙水的总汞(total mercury, THg)浓度与汞同位素特征,结合笔者所在课题组已发表的相关研究数据,比较不同季节、不同潮位、降水与否的表层水THg浓度、汞同位素组成与盐度之间的关系,探究影响表层水中汞额外增加/消除的因素及机制. 结果表明:①孔隙水THg浓度〔(38.28±28.80) ng/L,n=28〕显著高于表层水〔(8.53±6.85) ng/L,n=35〕(P<0.01);孔隙水THg浓度受季节或径流量变化的影响不明显. 孔隙水δ202Hg平均值(?1.24‰±0.36‰,n=28)处于表层水(?0.32‰±0.38‰,n=29)和沉积物(?1.99‰±0.69‰,n=18)之间;Δ199Hg平均值(?0.13‰±0.03‰,n=28)低于表层水(?0.04‰±0.10‰,n=29)和沉积物(?0.04‰±0.16‰,n=18),表明汞在孔隙水与沉积物间的双向传递与吸附及非光致氧化过程有关. ②枯水期河口区表层水中的汞以额外消除为主,呈现汞“汇”特征;丰水期则呈现汞“源”特征. 当咸淡水在河道较浅处交汇时,表层水中汞的额外增加更大. 无论是增加或消除,表层水中汞的δ202Hg与Δ199Hg值均升高. 汞在咸淡水交汇界面的迁移受径流量、潮位、河道特征及降水事件等多因素影响. ③枯水期中降水事件发生时表层水THg浓度和汞同位素组成随盐度的变化特征与非降水期不同,表明降水可影响表层水中汞的行为. 研究显示,汞在咸淡水交汇界面的迁移受径流量、潮位、河道特征及降水事件等多因素影响,河口是汞“源”也是汞“汇”.      

双路热解-吸收法分析干法脱硫灰中汞同位素

烟气干法脱硫工艺是目前主流的烟气脱硫工艺,在运行过程中会产生大量的脱硫副产物。汞是干法脱硫副产物中主要的重金属成分,且具有较强的环境迁移能力。该研究采集了来自GZ电厂与JL电厂应用相同干法脱硫工艺(CFB-FGD)的燃煤锅炉所产生的脱硫灰渣样品,使用自行搭建的双通道管式炉热解-吸收系统收集样品中的汞,并应用原子荧光光谱仪(AFS)与多通道接收MCICP/MS分别测定了其中汞的含量以及汞同位素特征。结果表明,双通道管式炉热解-吸收系统比单通道节约40%的处理时间,标准参考物质NIST 2692c的回收率为(100.7±4.7)‰。样品中汞的含量范围在31.5~406.5μg/kg之间,均值为168.9μg/kg(n=20)。脱硫灰中δ~(202)Hg数值范围为-1.95‰~1.00‰,Δ~(199)Hg与Δ~(201)Hg则分别为-0.26‰~0.12‰与-0.27‰~0.05‰。Δ~(199)Hg/Δ~(201)Hg的值约为1.032,接近报道中原煤的数值((1.07±0.04),2SE),表明在干法脱硫工艺过程中,汞元素未发生明显的非质量分馏现象。     

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.     

厦门地区大气降水氢氧同位素组成特征及水汽来源探讨

采集厦门地区6个站位春、夏和冬季的大气降水样品,并用稳定同位素质谱仪分析降水样品中的氢氧同位素值(δD和δ18O).结果表明:厦门地区大气降水中δD和δ18O值春季最高(-7.86‰±8.07‰和-2.18‰±0.80‰),夏季最低(-61.17‰±4.85‰和-8.42‰±0.62‰).本文同时利用HYSPLIT模型对不同季节厦门地区水汽来源及输送路径进行追踪,发现厦门地区夏季降水主要受到来自南海及西太平洋气团的影响,期间降水量大,δD和δ18O值较低.厦门地区大气降水线方程为δD=8.35δ18O+12.52(R2=0.906),与全球降水线方程(δD=8.17δ18O+10.56)相比,截距及斜率略有偏高.厦门地区氘剩余值(d值)波动范围较大(-5.13‰~32.25‰),说明厦门地区降水的水汽来源较为多样,降雨条件较为复杂.厦门地区降水中d值表现为冬季高,春季次之,夏季低的季节性变化特征.年尺度下,厦门地区氢氧同位素与降水量在呈显著的负相关关系(r分别为-0.477和-0.369,p0.01).     

中亚热带典型林分汞的输入/输出平衡

针对四面山常绿阔叶林中汞的输入/输出量进行了为期1年的监测,结果显示:四面山大气降雨中总汞(THg)和总甲基汞(TMeHg)的浓度分别为(11.23±2.6)ng/L和(0.35±0.24)ng/L,该地区大气降水受到了人为汞污染的影响;大气降水在经过森林林冠层的过程中,淋溶了沉降在林冠层的大气干沉降,进而导致林内降雨中的THg浓度升高,但是林内降雨中的TMeHg浓度基本保持不变;森林地表径流水中THg的浓度(4.5±2.0)ng/L相较大气降水明显降低,说明该森林生态系统对大气降水中的汞具有很强的拦截固定作用.枯枝落叶是该森林生态系统主要的汞输入途径,其主要通过叶片对大气环境中汞的吸收,而随着枯枝落叶在地表的积累并分解,这部分汞被富含高浓度溶解性有机物的表层土壤固定在土壤层中.林地地表/大气界面释汞是该森林生态系统汞流失的主要途径,地表释汞通量暖季比较大而冷季较小,其主要受光照、温度、地表汞浓度、土壤含水量等影响.该森林生态系统,总的汞输入量大于总输出量,在汞的地球化学循环中起到汇的作用.     

衡阳大气硫同位素组成环境意义的研究

1996-1997年度衡阳大气硫同位素监测结果是:大气降水δ(34S)均值为6.12‰,大气二氧化硫δ(34S)均值为-3.48‰,大气气溶胶δ(34S)均值为10.73‰.数值体系较好地符合硫同位素分馏规律,研究认为,该地大气环境受西南气流影响甚微,北方南下气流进一步推断为作用该地大气硫的主因;生物硫源对降水硫影响不容忽视;衡阳与珠江三角洲及粤北城市硫同位素监测结果均不支持降水硫同位素区域分异学说.      

长沙地区近地面水汽中氢氧稳定同位素的变化特征

基于在长沙地区2014年10月—2015年10月监测的近地面水汽中氢氧稳定同位素组成(δv)及相关气象要素,对水汽中氢氧稳定同位素的变化特征、影响因素及与降水中稳定同位素(δp)的相互关系进行了分析.结果表明:大气水汽中氢氧稳定同位素存在显著的季节变化和日变化,冬、春季值高于夏、秋季值,夜晚值高于白天值.δv~(18)O的季节变化与大尺度水汽输送的季节性变化有关,日变化则与地表蒸散发、大气湍流等局地气象条件有关.通过对δv~(18)O的平衡模拟发现,水汽中和降水中稳定同位素在暖季处于或接近平衡状态,在冷季处于非平衡状态.不同季节的大气水汽线和大气水线具有一定程度的相似性,两者的斜率均为暖季大于冷季;受下垫面新降水蒸发的影响,降水日大气水汽线的斜率和截距相对于无降水日均有增加,暖季分别增加0.11和3.52‰,冷季分别增加0.07和0.14‰.     

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%).     

Absorption characteristics of elemental mercury in mercury chloride solutions

Elemental mercury （Hg^0） in flue gases can be efficiently captured by mercury chloride （HgCl2） solution. However, the absorption behaviors and the influencing effects are still poorly understood. The mechanism of Hg^0 absorption by HgCl2 and the factors that control the removal were studied in this paper. It was found that when the mole ratio of Cl^- to HgCl2 is 10：1, the Hg^0 removal efficiency is the highest. Among the main mercury chloride species, HgCl3^- is the most efficient ion for Hg^0 removal in the HgCl2 absorption system when moderate concentrations of chloride ions exist. The Hg^0 absorption reactions in the aqueous phase were investigated computationaIIy using Moller-Plesset perturbation theory. The calculated Gibbs free energies and energy barriers are in excellent agreement with the results obtained from experiments. In the presence of SO3^2- and SO2, Hg^2＋ reduction occurred and Hg^0 removal efficiency decreased. The reduced Hg^0 removal can be controlled through increased chloride concentration to some degree. Low pH value in HgCla solution enhanced the Hg^0 removal efficiency, and the effect was more significant in dilute HgCl2 solutions. The presence of SO4^2- and NO3^- did not affect Hg^0 removal by HgCl2.     

Volcanic mercury in Pinus canariensis

Mercury (Hg) is a toxic element that is emitted to the atmosphere by both human activities and natural processes. Volcanic emissions are considered a natural source of mercury in the environment. In some cases, tree ring records taken close to volcanoes and their relation to volcanic activity over time are contradictory. In 1949, the Hoyo Negro volcano (La Palma-Canary Islands) produced significant pyroclastic flows that damaged the nearby stand of Pinus canariensis. Recently, 60 years after the eruption, we assessed mercury concentrations in the stem of a pine which survived volcano formation, located at a distance of 50 m from the crater. We show that Hg content in a wound caused by pyroclastic impacts (22.3 μg kg^?1) is an order of magnitude higher than the Hg concentrations measured in the xylem before and after the eruption (2.3 μg kg^?1). Thus, mercury emissions originating from the eruption remained only as a mark—in pyroclastic wounds—and can be considered a sporadic and very high mercury input that did not affect the overall Hg input in the xylem. In addition, mercury contents recorded in the phloem (9.5 μg kg^?1) and bark (6.0 μg kg^?1) suggest that mercury shifts towards non-living tissues of the pine, an aspect that can be related to detoxification in volcanism-adapted species.     

植物中锌同位素的研究进展

锌同位素是示踪植物中锌地球化学的重要手段,详细了解植物中锌同位素的分馏过程是探究其生物地球化学的关键。本文对目前研究程度较高的超富集植物、普通植物的锌同位素分馏成果进行了系统的总结,发现二者锌同位素分馏趋势基本一致,即相比于培养液或土壤的同位素组成,植物根部相对富集锌的重同位素,而植物地上部(如茎、叶等组织器官)相对富集锌的轻同位素。对于能够引起植物发生锌同位素分馏的因素归纳如下:(1)植物根部相对富集锌的重同位素,是土壤中锌的形态、根部对锌的吸收方式、细胞表面吸附共同作用的结果;(2)植物木质部对锌的向上运输,会随着传输距离的增加而使地上部组织器官相对富集锌的轻同位素;(3)大气沉降也可能导致叶片富集锌的轻同位素。     

我国煤中汞含量水平及洗选过程汞流向分析

介绍了我国煤中汞含量与分布特征、煤中汞的赋存形态,分析了汞释放对环境的影响以及汞的脱除与控制技术。结果表明:我国(华南)晚三叠世(T3)煤中汞含量最高,平均含量为0.26μg/g;贫煤和无烟煤中汞含量最高,平均含量都超过0.20μg/g。含汞较高的晚三叠世、晚二叠世煤田主要分布于华南各地;多数煤中汞含量在0.300μg/g以下,但华南的江西、广西、贵州等地煤中汞含量总体水平较高;汞的赋存形态可分为有机结合态和无机结合态,煤中汞的控制方法可分为利用前脱汞、利用(燃烧)后脱汞和过程中汞形态转化。提出了煤炭洗选过程汞分布、脱除率和汞平衡等计算公式,指出了煤炭洗选过程中汞迁移行为的主要影响因素。     

沉积物磷的分级提取方法及提取相的共性分析

磷是湖泊营养状况的重要指标。文章综述了沉积物磷形态分级提取的经典方法,根据提取相的性质特点,将不同方法提取到的不同形态的磷综合归纳为几大类别,包括活性磷(Ⅰ)(可交换磷、松结态磷、不稳性磷及弱吸附性磷)、活性磷(Ⅱ)(铝结合态磷与铁结合态磷)、相对稳态磷和有机磷等,从而改善不同方法、不同研究对象在沉积物磷形态分析方面缺乏可比性的现状。     

总汞、甲基汞和硒在汞暴露大鼠脑、肝、肾中的分布

利用自动汞分析仪、GC-ECD和原子荧光分析了汞污染暴露1,3,7,20,30,90d后,大鼠脑、肝、肾中的总汞、甲基汞和硒的含量.结果表明,总汞、甲基汞含量随暴露时间的延长而显著增加;各组织对总汞和甲基汞蓄积量的顺序是肾>肝>脑;从甲基汞和总汞的比率分析发现,甲基汞很容易透过血脑屏障,并且在脑中有较高的蓄积;硒能够拮抗汞在脑、肝、肾中的蓄积水平.     

Environmental analysis of mercury in China

1　Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｏｔａｌｍｅｒｃｕｒｙａｎｄｓｐｅｃｉａｔｉｏｎｏｆｍｅｒｃｕｒｙｃｏｍｐｏｕｎｄｓｉｎａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ1.1　ＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｏｔａｌｍｅｒｃｕｒｙＡｓａｍｐｌｉｎｇｔｒａｉｎｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆａｆｉｌｔｅｒｔｏｒｅｔａｉｎ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｐｈａｓｅｍｅｒｃｕｒｙｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙａｎａｂｓｏｒｂｅｎｔｔｒａｐｗｈｉｃｈｒｅｔａｉｎｓｔｏｔａｌｇａｓｅｏｕｓｍｅｒｃｕｒｙｉｓｕｓｅｄｆｏｒｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｏｔａ…