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。     

三峡水库支流汝溪河河口水体汞的时空变化特征

为探究三峡水库水位调度过程中支流河口汞的变化特征,选取三峡库区腹心地带的典型支流汝溪河河口为研究区域,设置4个断面,分别于蓄水期(9～10月)、淹没期(11～12月)、退水期(2～3月)及落干期(5～6月)这4个时期分层采集水样,分析了水样中的总汞(THg)、颗粒态汞(PHg)、溶解态汞(DHg)、活性汞(RHg)、总甲基汞(TMeHg)及溶解态甲基汞(DMeHg).结果表明,汝溪河口区域THg和TMeHg的质量浓度与中国其它水库或天然水体相接近.不同深度水体中DHg和TMeHg的质量浓度存在显著性差别,其原因是水体中的DHg和TMeHg可能来源于沉积物的再悬浮.对比同时期不同断面各形态汞质量浓度的差别,发现蓄水期长江干流来水方向的不同将导致河口区域THg和PHg的质量浓度分布不均;退水期河口水体中的颗粒物会吸附并携带大量的PHg,导致水体中THg的质量浓度明显高于其它时期.水位较为稳定的淹没期和落干期TMeHg的质量浓度明显高于其它两个时期,表明稳定的水位可能更有利于水体中甲基汞的积累,而水体的剧烈扰动会明显降低水体中TMeHg的质量浓度.     

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.     

贵州东风水库沉积物间隙水中溶解态汞及甲基汞的分布特征及界面交换

为弄清水库沉积物间隙水中汞及甲基汞的分布及扩散特征,于2009年春、夏两季对东风水库进行了采样,分别采用两次金汞齐-CVAFS法和蒸馏-乙基化结合GC-CVAFS法测定沉积物间隙水中溶解态(DHg)和甲基汞(DMeHg)浓度。结果表明夏季沉积物间隙水DHg浓度远高于春季,而DMeHg浓度却略低于春季;沉积物间隙水中DHg和DMeHg均有向上覆水体扩散的趋势,其夏季扩散通量高于春季;间隙水中DMeHg对上覆水体的贡献率大于DHg,最高可达30%,再次证明了沉积物间隙水中的DMeHg是其上覆水体的重要来源。     

典型汞污染河流生物膜和沉积物中汞的分布特征

为弄清汞污染历史河流水体、生物膜和沉积物中汞污染现状和潜在风险,本研究选择贵州省清镇市东门桥河为研究对象,采集河流水体、生物膜和沉积物样品,并测定其汞的形态含量。结果表明,东门桥河水体总汞(THg)、溶解态汞(DHg)和颗粒态汞(PHg)的平均含量分别为66.46±51.87 ng/L、10.67±5.15 ng/L和55.79±50.26 ng/L,PHg含量高达72%。生物膜中THg和MeHg的平均含量分别为9.38±12.39 mg/kg、19.58±22.21μg/kg;沉积物中THg和MeHg的平均含量分别为30.89±24.64 mg/kg、21.50±7.20μg/kg。水体和生物膜中汞的季节分布特征为夏季秋季春季。受清淤情况和市政污水排放的影响,随着采样点逐渐远离总排污口,水体汞含量呈现逐渐升高的趋势,而沉积物和生物膜的汞含量呈现出逐渐下降的趋势。     

长江与黄河源丰水期地表水中汞的分布特征、赋存形态及来源解析

在全球变暖的背景下,探明青藏高原地表水中汞的形态、分布和来源特征对认识高寒地区汞的生物地球化学循环过程具有重要意义.为探讨汞在高寒地区地表水中的分布特征和潜在来源,以青藏高原长江源和黄河源流域地表水为研究对象,测定丰水期地表水中总汞（THg）、颗粒态汞（PHg）和溶解态汞（DHg）的浓度,分析其空间分布特征及其影响因素,并利用PMF模型定量解析地表水中汞的来源.结果表明,长江源和黄河源流域地表水中ρ（DHg）均值分别为（2.96±1.26） ng ·L^-1和（2.47±0.83） ng ·L^-1,二者无显著差异;而长江源流域地表水中ρ（THg）［（10.69±11.14） ng ·L^-1］和ρ（PHg）［（8.46±11.41） ng ·L^-1］显著高于黄河源流域地表水中的ρ（THg）［（3.37±2.03） ng ·L^-1］和ρ（PHg）［（1.13±1.02） ng ·L^-1）］（P<0.05）.此外,考虑到较低的汞浓度水平和甲基化程度,研究区内汞的生态威胁较弱.相关性分析结果显示,长江源流域地表水中汞以PHg为主要形态,其浓度变化主要受冰川融水输入、土壤侵蚀和降水等因素影响;DHg作为黄河源流域地表水中汞的主要形态,其分布格局主要受制于汞和溶解性有机质（DOC）的结合作用.空间分布上,河道坡降和土壤侵蚀强度的空间差异可能是导致长江源流域地表水中THg和PHg浓度随水流方向总体呈下降趋势的关键因素.PMF模型解析结果表明,长江源和黄河源区地表水中51.4%的汞来源于大气沉降,38.8%的汞来源于水流对土壤岩层或沉积物的侵蚀作用,而9.7%的汞来源于土壤径流或渗流的输入.     

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.     

中国十条主要入海河流河口汞的形态分布特征与入海通量估算

为了解我国河流向海洋汞的输送通量,选取我国沿海10条大型河流的河口作为采样点,采集水体和沉积物,测定水中不同形态汞,包括总汞（THg）、溶解态汞（DHg）、颗粒态汞（PHg）、总氮（TN）、总磷（TP）和溶解有机碳（DOC）等,测定了沉积物THg和甲基汞（MeHg）等.结合河流的径流量,对陆地经河流向海洋汞的输入量进行了粗略的估算.结果显示：我国十条主要入海河流地表水THg含量为2.79~145.15 ng·L^-1,DHg含量为0.61~4.44 ng·L^-1,PHg含量为1.28~143.54 ng·L^-1.PHg约占THg含量的41%~99%,DHg约占THg含量的1%~35%.表层沉积物THg含量为0.02~0.3 mg·kg^-1,MeHg含量为0.04~2.00 μg·kg^-1.MeHg百分含量为0.1%~1.2%.沉积物THg、MeHg和 TOC之间呈显著相关性（p<0.01）.我国主要河流经径流输入THg的入海通量为10.01~29.92 t·a^-1,长江是我国河流向海洋汞输送通量的贡献量最大,约占到我国主要河流入海汞通量的58%~69%.本研究基于实测数据的估算值与前人的估算结果对比,我国主要河流的入海汞通量仅占全球入海汞通量0.2%~15%;对比前人对中国河流向海洋汞的输送通量实测结果以及模型模拟结果显示,实测结果在同一数量级,且实测结果比模拟结果更可靠.     

长江口有机碳的时空分异及耦合行为

依据2014年5月、11月于长江口及其邻近海域两个航次的综合环境调查,对颗粒态有机碳（POC）和溶解态有机碳（DOC）在长江口水域的迁移分布及相互转化进行分析。结果表明,长江口DOC和POC浓度整体都遵循南部高、北部低,近岸高、远岸低的分布规律。春季DOC贡献率为18.44%～71.50%,均值为（46.78±13.87）%;秋季为25.46%～84.97%,均值为（63.35±14.63）%。在近岸水域尤其是最大浑浊带（TMZ）附近以POC为主;近海区则以DOC为主,且表层DOC贡献高于底层。长江口水域有机碳物源复杂且主要为陆源输入贡献,底层海洋和三角洲来源的贡献更高。在长江口水域DOC和POC之间存在着形态比例转化,主要受盐度和悬浮颗粒物（TSM）动态变化的控制;当水体中TSM浓度大于98.41 mg/L时,长江口有机碳以颗粒态为主,反之则以溶解态为主。TMZ是有机碳浓度和形态转变的重要场所,POC在此发生沉降并矿化,强水动力导致的解吸和微生物的降解作用可能会促使其向DOC转化。     

滨海城市气溶胶中颗粒态汞的分布特征

与气溶胶颗粒相结合的汞,即颗粒态汞,不仅对人体健康及生态环境产生一定的危害,而且在汞的生物地球化学过程扮演重要角色.以我国东南滨海城市厦门市为研究对象,采集郊区、居民区、旅游区、工业区和背景区四季(2008年10月～2009年8月)的PM2.5、PM10和TSP样品,基于塞曼原子吸收法的俄罗斯LumexRA-915+汞分析仪对大气不同粒径颗粒物中颗粒态汞进行了测试.结果表明,厦门市大气不同粒径颗粒物中汞的含量均表现为冬、春两季的浓度明显高于夏、秋两季;春、夏、秋、冬四季细颗粒物(PM2.5)中的含量分别为(51.46±19.28)、(42.41±12.74)、(38.38±6.08)和(127.23±33.70)pg/m3.不同粒径颗粒物中汞主要分布在PM2.5中,占到颗粒物态汞的42.48%～67.87%,表明细粒子富集汞的能力较强.不同功能区颗粒态汞的浓度分布趋势为背景区居民区旅游区工业区郊区,说明颗粒态汞浓度的空间分布特征与采样点的环境功能密切相关.总体而言,滨海城市大气颗粒态汞含量较低;PM2.5对颗粒态汞的富集明显高于PM10和TSP,表明对颗粒态汞的控制应集中在细颗粒物污染上.     

乌江流域大气降雨中不同形态汞的时空分布

2006年1～12月测定了乌江流域5个水库库区大气降雨中不同形态汞的浓度.结果表明,总汞、溶解态汞、颗粒态汞、活性汞、甲基汞的浓度范围分别为7.49～149.13ng·L-1、1.23～10.02ng·L-1、5.76～141.92ng·L-1、0.56～2.94ng·L-1、0.082～0.821ng·L-1.降雨中颗粒态汞为主要形态,约占总汞比例的67.6%～96.1% (平均87%),活性汞、甲基汞占总汞的比例分别为5.1%和0.68%.除活性汞外,其它形态汞的浓度存在明显的季节变化趋势,冬春季的浓度明显高于夏秋季,而不同形态汞的空间分布特征不明显.降雨中汞的浓度主要受降雨量及燃煤等人为活动的影响.     

长期不同耕作方式下紫色水稻土和上覆水中汞及甲基汞的分布特征

为了解不同耕作方式对稻田中甲基汞的影响,在免耕冬水、垄作免耕、厢作免耕、水旱轮作和常规平作等5种耕作方式的长期定位试验地,分层采集土壤和上覆水样品,分析了汞及甲基汞的垂直分布特征.结果表明,免耕冬水、垄作免耕以及厢作免耕条件下土壤总汞含量在10~20 cm层最高,其中免耕冬水富集效果相对明显;而水旱轮作和常规平作处理则随土层加深呈下降趋势,其中水旱轮作更有利于汞的迁移转化.免耕冬水、厢作免耕、常规平作土壤甲基汞含量在剖面的分布规律与土壤总汞类似,除水旱轮作土壤汞甲基化能力在底层比表、中层较强外,其余4种处理则相反.5种耕作方式下稻田上覆水中溶解态汞(DHg)和溶解态甲基汞(DMe Hg)含量均随水深而增加,且水旱轮作和常规平作相对较高.各处理孔隙水中DHg含量与该层次土壤总汞含量有关,两者在土壤剖面上的波动趋势基本相同.免耕冬水、垄作免耕的孔隙水中DMe Hg含量及DMe Hg占DHg比例均在10~20 cm层出现最大值.水旱轮作和常规平作的孔隙水DMe Hg含量则相反,在10~20 cm层有最低值,两种处理的DMe Hg占DHg比例随土壤深度增加而上升.不同处理孔隙水中DMe Hg含量及DMe Hg占DHg比例均大于对应处理上覆水的值.     

Distribution and transportation of mercury from glacier to lake in the Qiangyong Glacier Basin, southern Tibetan Plateau, China

The Tibetan Plateau is home to the largest aggregate of glaciers outside the Polar Regions and is a source of fresh water to 1.4 billion people. Yet little is known about the transportation and cycling of Hg in high-elevation glacier basins on Tibetan Plateau. In this study, surface snow,glacier melting stream water and lake water samples were collected from the Qiangyong Glacier Basin. The spatiotemporal distribution and transportation of Hg from glacier to lake were investigated. Significant diurnal variations of dissolved Hg(DHg) concentrations were observed in the river water, with low concentrations in the morning(8:00 am–14:00 pm) and high concentrations in the afternoon(16:00 pm–20:00 pm). The DHg concentrations were exponentially correlated with runoff, which indicated that runoff was the dominant factor affecting DHg concentrations in the river water. Moreover, significant decreases of Hg were observed during transportation from glacier to lake. DHg adsorption onto particulates followed by the sedimentation of particulate-bound Hg(PHg) could be possible as an important Hg removal mechanism during the transportation process. Significant decreases in Hg concentrations were observed downstream of Xiao Qiangyong Lake, which indicated that the high-elevation lake system could significantly affect the distribution and transportation of Hg in the Qiangyong Glacier Basin.     

东黄渤海11-12月有色溶解有机质的分布特征

采集了2016年11－12月期间东、黄、渤海表、中、底海水样品,分析了海水中溶解有机质的紫外-可见光吸收光谱特征,探讨了渤海和黄东海海域秋冬季有色溶解有机物（CDOM）的分布特征、来源和影响因素。结果表明:在渤海和黄东海,表、中、底层CDOM均呈现近岸高、远海低的分布特征,渤海CDOM含量高于黄东海。吸收系数a₃₅₅和光谱斜率S_275-295呈显著负相关。结合CDOM的a₃₅₅分布和S_275-295,表明CDOM受到陆源输入的显著影响。渤海海区黄河口海域由于黄河水的直接输入和在大风影响下黄河口的泥沙再悬浮作用,CDOM含量最高。12月渤海中心存在CDOM和DOC的低值区,位置和夏季渤海双中心冷水团一致。在黄东海海域,高盐度台湾暖流的导致了黄东海DOC低浓度区域的产生,但对CDOM的含量分布没有明显影响。在渤海和黄东海,CDOM和DOC无显著相关性。     

松花江上游夹皮沟金矿开采区芦苇叶片汞分布特征

为研究金矿开采区周围芦苇(Phragmites australis)叶片汞含量的分布特征、影响因素及其与其它环境要素的相关性,2016年6月(夏季)和9月(秋季)在位于松花江上游的夹皮沟金矿开采区内采集芦苇叶片、土壤、水体样本测定汞含量,同步测定大气汞浓度,并通过单因子污染指数法确定芦苇叶片汞污染等级,分析芦苇叶片汞含量与环境要素汞含量的相关关系.结果表明,在空间分布上,芦苇叶片汞含量以及土壤、水体汞含量均随离夹皮沟金矿距离的加大而逐渐衰减,大气汞浓度空间分布特征不明显;在时间分布上,芦苇叶片汞重污染地区夏季汞含量低于秋季,芦苇叶片汞轻污染地区夏季汞含量略高于秋季,而大气汞、土壤汞含量均为夏季高于秋季;各环境要素对芦苇叶片汞含量的影响重要程度依次为:土壤大气水体;此外,停止混汞法采金多年后,夹皮沟金矿开采区汞源主要为土壤.     

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.     

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.