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.     

小兴安岭天然林不同林分汞含量分布特征与生物质汞库估算

植被主要通过叶片气孔吸收大气气态单质汞,森林植被是大气汞重要的汇.量化森林生物质汞库对了解全球汞循环至关重要.为揭示森林乔木层（乔木层分为树干、树叶、树枝、树根和树皮）、灌木层、草本层和凋落物层（凋落物层分为未分解层（Oi）、半分解层（Oe）和已分解层（Oa））汞含量和汞库分配,本研究选取黑龙江省凉水自然保护区小兴安岭原始林阔叶红松林、次生原始林云冷杉林和次生原始林白桦林3种原始林开展植物和凋落物汞含量和汞库调查.结果表明,乔木层各组织中汞含量遵循树皮 > 树叶 > 树枝 > 树根 > 树干的规律,云冷杉林乔木层汞含量总体上高于阔叶红松林及白桦林乔木层汞含量.凋落物中汞含量排序为Oa > Oe > Oi,原始林阔叶红松林凋落物汞含量高于次生原始林白桦林凋落物汞含量,但低于次生原始林云冷杉林凋落物汞含量.进一步估算生物质总汞库发现云冷杉林、阔叶红松林和白桦林分别为212、192和163 μg·m^-2.乔木层地上部分是森林生物质汞库的主体,其树皮汞库占总汞库的37.4%~43.5%,灌木层和草本层仅占总汞库的1%左右.本研究可为进一步评估森林生态系统在大气汞循环中的作用及预测森林火灾发生时生物质燃烧汞释放潜势提供基础数据.     

中国云南补蚌区域典型热带森林汞的空间分布特征研究

热带森林在全球汞循环中占据着重要的地位,其面积占全球森林面积的45%以上,且能够贡献全球凋落物沉降汞的50%以上。然而,关于热带森林汞的生物地球化学循环研究的匮乏导致了估算过程中最大的不确定性,全面细致的热带森林汞调查有利于构建更为精准的全球汞循环模型。本研究选取中国云南典型的热带森林——补蚌区域森林开展了5 m分辨率的土壤汞的高空间分辨率的研究,以及开展了相应的凋落物汞沉积通量的研究。研究结果表明,补蚌区域热带森林有着高达75 μg/（m²·a）凋落物汞沉积通量,但是土壤中汞的浓度仅为71±16 ng/g。方程模型结果指出,表层土壤汞浓度受土壤中碳含量的影响,表现出显著地正效应关系,但凋落物汞沉降输入则对表层土壤汞分布无明确效应。为了克服热带森林的高空间异质性,本研究建议凋落物采样达到14个/ha,表层土壤的采样应达到20～25个/ha时,能够有效地降低采样过程引起的不确定性。本研究结论强调了即使热带森林存在高凋落物汞输入,但其较快的物质周转促进了凋落物降解过程中汞的丢失,能够有效地减少热带森林中大气汞汇的能力。     

重庆铁山坪森林土壤汞释放通量的影响因子研究

对位于重庆铁山坪的马尾松林下的山地黄壤进行表层土壤(0~5 cm)的原状采集,并在实验室中进行控制实验,利用通量箱法测量原状土块表面的汞释放通量,以研究环境因子对土壤汞释放量的影响.结果表明,土壤汞释放量与辐射强度呈显著的正相关,在相同的空气温度和土壤含水量等条件下,土壤汞释放量在光下是遮阳条件下的3~9倍.不过,由于林下土壤常处于背阴状态,可能遮阳条件更能代表白天林下土壤汞的排放情况.土壤汞释放量存在明显的季节变化,夏季>春秋季>冬季,空气温度与土壤汞释放呈正相关.在低温下土壤汞释放量很低,土壤含水量影响较弱,而在高温时土壤含水量增加能明显促进土壤汞释放.枯落物的移除会显著降低土壤汞释放通量,主要原因可能是枯落物的汞含量较高并易于还原.土壤汞释放量在一天内也存在明显的衰减趋势,表明土壤表层的汞含量可能是森林土壤汞释放的重要限制因素.本研究测得森林土壤汞释放通量(白天)为:夏季(14.3±19.6)ng·(m2·h)-1、春秋季(3.50±5.36)ng·(m2·h)-1、冬季(1.48±3.27)ng·(m2·h)-1,以上稳态测试结果可能高估了实际的汞排放量.     

怀柔山地油松林氮、磷、硫生物--地球化学循环的研究

海河流域怀柔山地油松林生态系统N,P,S元素生物地球化学循环研究结果表明,生态系统氮素输入输出基本平衡。氮素、磷素在未来一段时间内将在植物凋落层中累积,硫则在凋落物层、土壤中累积。这种情况形成了城市郊区森林生态系统元素循环的独特特性。     

污灌区盐分累积对污染土壤汞释放通量的影响

采用优化设计的动态通量箱,对不同盐分（NaCl和Na₂SO₄）和盐度（0~5%）的盐渍化土壤土-气界面的汞交换通量进行动态监测,研究盐渍化对污灌区土壤汞和大气释放的影响.结果表明：（1）两种盐分类型对土壤Hg释放的影响呈相反趋势.与未发生盐渍化的对照土壤相比,随着NaCl盐度梯度的上升,土壤Hg释放通量呈现上升趋势,5%盐度处理下,Hg通量均值与对照相比提高了48.94%;而随着Na₂SO₄盐度梯度的上升,土壤Hg释放通量呈现下降趋势,5%盐度处理下,Hg通量均值与对照相比降低了20.62%.（2）土壤盐分含量与土壤汞释放通量均值之间呈线性关系.对于NaCl,含量x（g/kg）与汞通量y [ng/（m²·h）]之间的模型为y=0.8258x+86.709（R²=0.9734）,对于Na₂SO₄,模型为y=-0.3354x+85.997（R²=0.9581）.从研究结果来看,高浓度的NaCl环境对土壤汞释放通量有显著影响,土壤的盐渍化趋势会使汞释放及作物吸收风险更趋严重.     

亚马孙河流域森林砍伐区臭氧动力学特征和沉积作用

本研究的目的是调查巴西亚马孙河流域森林砍伐对臭氧动力学特征及沉积作用的影响,为此,我们分析了一个森林砍伐场区雨季的臭氧水平和沉积速率,并将这些数据与森林中的类似数据进行了对比.牧场的最大臭氧混合比达到20ppbv,而森林的最大臭氧混合比一般为6ppbv.牧场的最大臭氧沉积速率为0.7 cm/s,而森林的最大臭氧沉积速度大约相当于牧场的三倍.将臭氧丰度与沉积速度结合起来考虑时发现,牧场的最大臭氧通量大约为0.2μg(臭氧)/m2@s.此通量大约代表着森林测得的沉积率的70%.因此,本研究证明,若将雨林转换成牧场,最终可能使亚马孙河流域的臭氧汇(ozone sink)净减少30%.     

纳米TiO2对底泥中汞释放及活化的影响

为了研究纳米TiO2对底泥汞的释放及活化的影响,采用模拟淹水实验,分析纳米TiO2对底泥和上覆水中总汞和甲基汞浓度的影响,并结合底泥中各形态汞的变化情况探讨纳米TiO2对汞的迁移转化的影响.结果表明,纳米TiO2可促进底泥中汞的释放,导致更多的汞释放到水中,与对照相比,4g·kg-1纳米TiO2导致上覆水中总汞浓度最高时上升91.32%,最终土壤汞的释放量增加约10%,主要原因是纳米TiO2可促进氧化态汞的溶解,这可能会提高水体汞污染的风险.此外,在本实验条件下,短期内纳米TiO2可能降低了底泥甲基汞的形成和释放,但长期淹水后没有明显的影响.总体来看,纳米TiO2对底泥汞释放和转化的影响随浓度升高而增大.因此,随着底泥或土壤中纳米TiO2含量的升高,其对汞的地球化学循环过程的影响可能加剧.     

低温热解技术修复不同类型汞污染土壤中甲基汞变化的研究

低温热解技术是修复汞污染土壤的有效方法之一,对高浓度汞污染土壤除汞效率可达90%以上,但对甲基汞(MeHg)的去除效果目前还缺少研究。本研究以化工汞污染和汞矿污染类型土壤为研究对象,研究低温热解修复前后土壤性质、总汞(THg)、汞的形态分布和MeHg等的变化及其影响情况。研究表明,化工污染区和汞矿污染区土壤MeHg去除率分别在99. 65%和90. 96%左右,THg去除率分别在94. 35%和95. 40%左右;高浓度汞污染土壤中汞的形态分布以残渣态汞和有机结合态汞为主,经低温热解修复后化工污染区和汞矿污染区土壤中有机结合态汞分别降低96. 62%和92. 05%,残渣态汞分别降低93. 08%和96. 79%;有机质含量高的稻田土壤具有较强的汞甲基化能力,其土壤MeHg含量化工污染区(56. 47±2. 65μg/kg)>汞矿污染区(3. 98±0. 42μg/kg)。     

青藏高原内陆典型冰川区"冰川-径流"汞传输过程

为研究青藏高原内陆典型冰川区"冰川-径流"汞输送过程,于2011年8月15日~9月9日对青藏高原内陆念青唐古拉山脉扎当冰川-曲嘎切流域内雪坑、冰川融水以及径流进行了采样,检测了不同环境介质中汞浓度,并分析了不同介质中汞的控制因素及输送过程.结果表明,扎当冰川-曲嘎切流域内雪坑、冰川融水以及曲嘎切径流中总汞浓度分别为(3.79±5.12)、(1.06±0.77)和(1.02±0.24)ng·L-1,处于全球背景水平.不同环境介质中均以颗粒态汞为主,受到总悬浮颗粒物和径流量的控制.随着气温升高,冰川消融,受其补给的河流径流量增加.不同环境介质间,从冰川末端融水到曲嘎切下游河水,总汞浓度峰值时间分别是14:00、16:00和20:00以后,体现了汞在"冰川-径流"环境系统中随冰川消融、径流量变化的释放和传输过程.冰川补给河流汞的传输受多种因素制约,气候变化背景下,冰川消融和径流增加带来的侵蚀将在汞释放及其向下游传输发挥日益重要的作用.