贵州滥木厂汞矿区土壤与大气间气态汞交换通量及影响因素研究

利用动力学通量箱-大气自动测汞仪联用技术,分别于2002年12月和2003年5月对贵州省西南部滥木厂汞矿区5个采样点的土壤汞释放通量进行了系统的测定.结果表明该区土壤是大气的重要汞释放源.5个采样点土壤释汞通量最高值达10 543.7 ng/(m2·h),平均值最高达(2 283.3±2 434.2)ng/(m2·h)(n=152).结果显示土壤总汞含量与土壤释汞通量关系密切,是决定土壤汞释放的内在因素,光照、温度、湿度和大气汞含量等环境因素与土壤释汞通量有较好的相关性,对土壤汞的释放有显著的影响.     

黑龙江黑土区农田土壤/大气界面汞交换通量特征研究

运用动力学通量箱与Tekran 2537B气态汞分析仪技术,对黑龙江省黑土区农田土壤/大气界面汞交换通量进行了实地监测,结果显示不同地区黑土的汞交换通量存在显著差异,7个监测点土壤/大气界面汞交换通量均值为(69.46±37.08)ng·m-2·h-1,接近我国典型城市城区土壤/大气界面汞交换通量平均水平。影响因素分析显示,土壤汞含量影响土壤释汞能力,汞交换通量与总辐射强度、土壤温度、土壤湿度和风速呈显著正相关,与相对湿度呈显著负相关,与大气压不相关。     

贵州万山汞矿区稻田土壤汞的分布及污染特征

受历史汞矿开采活动影响,万山汞矿区稻田遭受了严重的汞污染。为了查明万山汞矿区稻田土壤的汞污染现状以及评估其环境质量改善情况,系统采集了受汞矿区影响的五条主干河流沿岸稻田土壤进行汞含量分析,评价总汞和甲基汞污染程度及其生态风险,并与2008年以来该区域稻田土壤汞数据进行对比。结果表明,研究区稻田土壤的总汞含量为0.21~207 mg/kg,几何平均值为(4.26±4.83)mg/kg;甲基汞含量为0.42~13μg/kg,几何平均值为(1.81±1.93)μg/kg。59%的稻田土壤处于重度汞污染,75%的稻田土壤存在极强的汞潜在生态风险。与已往数据相比,稻田土壤汞含量在2012年后呈下降趋势,基本反映了当地汞防治措施的执行效果。为了避免稻田土壤汞污染引起的安全健康风险,今后应采取除污染源治理以外的土壤修复措施或风险管控措施。     

万山汞矿区稻田土壤生物有效性汞的提取方法

土壤中汞的生物有效性是决定土壤汞污染和农作物汞富集的重要指标。然而,采用不同提取方法所得到的有效态汞含量存在差异。为探索适用于汞矿区稻田土壤生物有效性汞的提取方法,研究对比了4种提取剂(超纯水、0.005 mol/L DTPA混合液、0.1 mol/L CaCl2和0.1 mol/L HCl)对万山汞矿区内两条典型河流沿岸稻田土壤生物有效态汞的测定结果。结果表明,万山汞矿区稻田土壤总汞含量均值为(12.7±0.42)mg/kg,超标率为93%。土壤生物有效态汞含量较低,4种试剂提取的有效态汞占总汞比例依次为0.005%、0.018%、0.003%和0.036%;超纯水提取的土壤生物有效态汞与稻田土壤、水稻根和茎的总汞浓度显著相关,表明超纯水提取方法最适用于测定万山汞矿区稻田土壤的生物有效态汞。本研究可为评估土壤汞污染风险提供技术和数据参考。     

广州市土壤—大气界面Hg交换通量研究

运用Tekran 2537 A与动力学通量箱联测技术,对广州市5个绿化带和草地土壤—大气界面汞交换通量进行了实地监测,结果表明,广州市5个监测点土壤—大气界面汞交换通量密度均值为7.341±9.714 ng·m-2·h-1,不同地点土壤—大气汞交换通量密度有显著差异。汞交换通量密度随土壤汞含量的增加而增大,气象条件显著影响汞交换通量,汞交换通量密度与光照和土壤温度呈显著正相关关系,与土壤pH呈负相关关系,降雨和植被显著影响汞交换通量。     

夏季红枫湖地区农田土壤-大气界面汞交换通量的初步研究

采用动力学通量箱法(Dynamic Flux Chamber)与高时间分辨率大气测汞仪联用技术对贵州红枫湖地区土壤-大气界面间汞交换通量进行了初步研究.结果显示,红枫湖地区土壤-大气界面间汞交换通量变化范围为-8.6 ng～215.3 ng@m-2@h-1,平均27.4士40.1 ng/m2@h(n=255);且土壤与大气界面间的汞交换是双向的既有土壤汞的释放,又有大气汞的沉降,主要以土壤汞的释放为主(n释放=253,n沉降=2n).土壤汞的释放通量与土壤温度、气温、光照强度有强相关关系,相关系数分别为0.80、0.83、0.74.     

利用原子荧光光谱-电感耦合等离子体质谱法研究济南市大气干湿沉降重金属含量及年沉降通量特征

大气降尘是地表土壤重金属元素的重要来源,研究大气降尘中重金属元素的地球化学特征并进行源解析对制定污染防控政策具有重要的指导作用。本文采用原子荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法、X射线荧光光谱法分析济南市大气干湿沉降中8种重金属(砷镉铬铜汞镍铅锌)含量特征;采用相关分析及主成分分析方法对大气干湿沉降重金属进行源解析。结果表明,大气干湿沉降物中镉铬铜汞镍铅锌平均含量分别为2.07 mg/kg、135.9 mg/kg、65.7 mg/kg、218.6μg/kg、110.7 mg/kg、380 mg/kg,显著高于土壤背景值,且富集程度高,明显受人为活动污染。镉铜汞铅主要来源于燃煤,砷铬来源于道路尘,镍来源于土壤,锌来源于交通尘;燃煤和道路尘对大气降尘的贡献率为50.13%,两者是济南市大气降尘污染的主要来源。大气干湿沉降对城区表层土壤中镉汞铬铅锌及砷的含量水平影响显著,其中锌年沉降通量最高(均值148 mg·m-2·a-1),汞年沉降通量最低(均值0.085 mg·m-2·a-1),且镉汞含量增长速率较高;大气干湿沉降对砷铬在土壤中的累积影响显著。     

北京市有机氯农药填图与风险评价

采用1个样/km2的密度、1个分析组合样/16km2的方法,对北京市784km2范围内的土壤、大气干湿沉降物、大气颗粒物中HCH、DDT的含量和空间分布特征进行有机氯农药填图.查明2000年北京市地表土壤HCH和DDT的平均含量分别为8.80±11.83ng/g、108.99±301.90ng/g.2006年大气干湿沉降物中HCH和DDT平均含量分别为10.09±9.60ng/g、12.99±13.51ng/g,HCH和DDT的年沉降通量分别为996.57±939.96g/a·km2、1291.53±1342.28g/a·km2.2006年大气颗粒物PM10和PM2.5中的HCH含量分别为0.294±0.205ng/m3和0.217±0.137ng/m3,DDT的平均含量分别为1.037±1.301ng/m3和0.522±0.773ng/m3,显著高于2002-2003年度大气颗粒物中HCH(PM100.01786ng/m3,PM250.01731ng/m3)和DDT(PM100.01672ng/m3,PM2.50.02353ng/m3)的含量,表明北京市或周边地区仍在使用含HCH和DDT化学成分的农药.以2000年北京地表土壤和2006年大气干湿沉降物中HCH和DDT的含量为基础,对2020年土壤中HCH和DDT的时空演变的预测显示,即使干湿沉降物中HCH和DDT的沉降通量每年以5%的速率递减,到2020年土壤中HCH和DDT的环境质量仍不能显著改善,而控制和削减北京及周边地区含HCH和DDT成分农药的使用将是改善北京地表土壤环境质量的关键措施.     

低温工程性修复高浓度汞污染稻田土及底泥中汞形态变化研究

为分析工程性低温热解技术对土壤和底泥中总汞及形态汞变化的影响,采集T1区(化工污染类型)稻田土、河道底泥及T2区(矿山冶炼类型)稻田土进行处理,并对处理前后土样总汞及形态汞浓度进行测定。结果表明,低温工程性修复高浓度汞污染土壤和底泥中总汞去除率可达70%以上,T1区稻田土、底泥及T2区稻田土中有机结合态汞分别降低84.2%、71.4%、92.2%,残渣态汞分别降低58.9%、69.4%、95.2%;不同污染形式所形成的汞污染状况不同,相较于T2区,T1区有机结合态高、残渣态低;热解后土壤露天放置相比于密封存储,有机结合态增高4.1%,残渣态降低4.3%,由于受到生态环境的影响,可能存在残渣态向有机结合态转化的趋势。以潜在生态危害指数法对土壤和底泥中总汞及生物有效态汞进行生态风险评价发现,低温热解修复效果表现为稻田土优于底泥。     

贵阳市2001/2002和2009/2010两个年度大气气态总汞浓度变化特征及其对区域大气汞排放强度的指示意义

本研究对贵阳市2001/12~2002/11和2009/12~2010/11两个年度大气气态总汞分别进行了为期1年的连续观测。结果显示,贵阳市大气气态总汞几何平均值由2001/2002年度的7.45±12.80ng/m3升高到2009/2010年度的8.88±7.06ng/m3,升高幅度为19%。2009/2010年度大气气态总汞(TGM)浓度的升高主要出现在冬季、秋季和春季,而其夏季的TGM浓度和2001/2002年度基本相当。另外,2009/2010年度白天TGM浓度较2001/2002年度的升高幅度(33%)明显大于夜间(7%)。贵阳市TGM升高的现象与贵阳市和贵州省人为源汞释放量增强的趋势是一致的,说明区域人为源汞释放的增加是贵阳市大气汞含量升高的首要原因。此外,中国内陆和中南半岛人为源汞释放强度的增强可能也是不可忽视的原因。     

北京市气态元素汞浓度的时间变化特征

2013年9月至2016年8月对北京市气态元素汞(GEM)进行了连续监测并分析了其含量变化特征。结果显示,监测期间大气GEM总平均浓度为(2.77±1.27)ng/m~3,高于北半球背景值浓度,且其季节变化呈现多样性。2013/9~2014/8和2015/9~2016/8年大气GEM浓度秋冬季节较高,夏季较低;2014/9~2015/8年度则为冬季最低,主要是与大气汞的来源以及季风的风向、路径和风速明显相关。大气GEM浓度日变化为夜间高、白天低。大气GEM浓度与NO_2、SO_2、PM_(2.5)等大气污染物浓度呈明显正相关,雾霾气象条件下细颗粒污染物(PM_(2.5))在低空累积及逆温气象条件易导致大气GEM浓度升高。2004年以来,北京市大气GEM浓度降低的现象与工业燃煤消费总量降低的趋势相同,表明北京市对燃煤等人为排放源的控制在很大程度上降低了大气汞浓度。     

北京市土壤Hg污染的区域生态地球化学评价

城市土壤Hg异常/污染是中国普遍存在的重大生态环境问题。文章对北京市近1000km2范围内的地表土壤、壤中气、大气干湿沉降、大气颗粒物、大气中的Hg含量水平和空间分布模式进行了系统研究,查明北京地表土壤Hg平均含量为0.41mg/kg,大气干湿沉降物中的Hg平均含量为0.194mg/kg,壤中气Hg的平均含量为559.65ng/m3,大气颗粒物PM10和PM2.5中的Hg含量分别为0.59和0.67ng/m3,大气中的Hg平均含量为3.13ng/m3。北京市自2000年起实现了由燃煤转变为燃气的减排措施,导致干湿沉降物中的Hg沉降通量显著减少,2006年大气干湿沉降物中Hg的沉降通量1.837mg·m-2·a-1,北京市城区(近1000km2)Hg全年沉降为1837kg,空气中总Hg浓度由1998年的8.3~24.7ng/m3下降到2006年的3.13ng/m3,大气颗粒物中Hg含量由2003年的1.18ng/m3下降到2006年的0.59ng/m3(PM10)和0.67ng/m3(PM2.5),表明北京市煤改气减排措施的实施显著改善了大气环境质量。通过对土壤中Hg的存在形式研究,发现土壤中有硫化物(辰砂)及各种Hg盐(HgCl2)的含Hg矿物,Hg也可以各种吸附方式或壤中气方式存在。研究证实北京壤中气Hg与大气Hg存在显著的相关性(n=131,R=0.267,p<0.01),表明壤中气Hg是大气Hg的重要来源之一。利用2005年地表土壤总Hg与Hg释放速率的线性方程估算,土壤Hg平均释放速率为102.42ng·m-2·h-1,2005年土壤释放进大气的Hg通量为936.70kg。在查明土壤中存在大量辰砂矿物的同时,还分布有大量具有高温熔融特征的金属微球粒和玻璃质微球粒,证明燃煤和冶金烟尘是地表土壤Hg的主要来源。土壤中Hg、S、pH和辰砂颗粒浓度在空间上的高度耦合性表明,碱性条件下,土壤中高含量的S和Hg是辰砂形成的重要原因。按国家土壤环境质量标准,北京市I级土壤Hg环境质量的面积为176km2,Ⅱ级为808km2,Ⅲ级为24km2,超Ⅲ为36km2。Ⅲ级、超Ⅲ级主要分布在二环路以内的中心城区。城南(长安街为界)大气Hg环境质量明显优于城北,在北四、北五环之间的部分地区,大气颗粒Hg的环境质量为Ⅲ级或超Ⅲ级。在地表土壤Hg含量较高的中心城区,居民每天因呼吸摄入的Hg高达364ng,对人体健康构成潜在风险。根据我国"十一五"规划中每年实现10%节能减排的目标,对北京市未来50年土壤Hg含量的时空演变趋势预测,预测2050年北京因干湿沉降带来的Hg输入量为16.03kg,地表土壤释放Hg的输出量为37.36kg,明显大于Hg的输入通量,土壤Hg的环境质量将得到根本改善。预测到2040年Ⅲ级土壤Hg环境质量的区域将完全消失,到2060年以Ⅰ级土壤为主。     

内蒙古巴丹吉林沙漠400年来大气沉降 Hg的湖泊沉积记录

Hg污染具有全球性,人类活动较少地区的湖泊沉积物对长距离输入的大气沉降Hg变化敏感。巴丹吉林沙漠中发育了约142个沙漠丘间湖泊,是研究大气沉降Hg记 录的理想材料。选择巴丹吉林沙漠东南部的宝日陶勒盖湖泊进行湖泊钻探,结合²¹⁰Pb_uns和¹³⁷Cs核素测年及THg沉积通量计算,重建了400年来巴丹吉林沙漠湖泊的THg沉积记录,并探讨了影响沙漠湖泊THg沉积的影响因素,评估了自然背景和人类活动的影响。结果表明：(1)沉积物中THg含量分布范围为1.5~17.5 ng/g,富集系数和沉积通量的分布范围分别为0.3~4.5和2.9~38.9 μg/(cm²·a)。 THg含量、富集系数和沉积通量均表现为在岩心上部近几十年富集。(2)近400年来,湖泊沉积物中背景THg(THg_岩石风化)通量变化相对稳定,主要受控于附近物源供给和区域风沙活动。大气沉降THg(THg _大气)通量自20世纪30年代以来呈逐渐增加的趋势,很大程度上反映了近几十年来人为源大气沉降THg的增加。但20世纪30年代以来岩心局部的大气沉降THg通量的峰值可能还受全球变暖和湖泊生产力增加 的影响,而20世纪30年代之前出现的峰值可能与“小冰期”冷期强烈的区域风沙活动有关。巴丹吉林沙漠湖泊400年来的THg_大气沉积通量变化与全球Hg产量和冰心中的大气Hg含量变化记录一致,是沙漠 地区大气沉降THg的可信纪录。     

贵州万山汞矿区土壤汞污染现状的初步调查

运用AAS和GC-CVAFS法分别测定了贵州万山汞矿区表层土壤中的总汞(THg)和甲基汞(MeHg),探讨了土壤中THg和MeHg的含量分布特征矿区土壤THg和MeHg含量分别为1.1～790 mg/kg和0.13～15 μg/kg;对照区土壤THg和MeHg含量分别为0.10～1.2 mg/kg和0.10～0.28 μg/kg.矿区不同耕作类型土壤中,稻田和菜地土壤MeHg含量明显高于旱田土壤.     

贵阳市大气中气态汞形态分布特征的初步研究

2002年3月份我们对贵阳市大气的气态汞形态进行了采样分析。大气气态总汞用Tekran537A大气自动测汞仪采集测定。活性气态汞用镀KCl扩散管采集，热还原法分解并以冷原子荧光法(CVAFS)分析。结果显示，采样期间贵阳市气态总汞平均浓度为7．09ng/m^3，活性气态汞平均含量38．3pg/m^3。气态总汞浓度远高于全球背景浓度值；活性气态汞浓度稍高于欧洲和美国的边远地区。活性气态汞浓度与大气相对湿度呈负相关关系，相关系数为—0．39(α＜0．01)。由于大气相对湿度较高，活性气态汞只占气态总汞的0．5％。原子态汞和活性气态汞的基本来源是燃煤释放。     

夏垫活动断裂CO_2、Rn、Hg脱气对环境的影响

为明确夏垫活动断裂排气的环境效应,采用土壤气测量方法,连续3年对北京东北部的夏垫活动断裂带CO_2、Rn和Hg的脱气浓度及通量进行重复原位测量,并计算了CO_2和Hg脱气对大气的年贡献量。结果表明,夏垫断裂土壤气浓度及通量的最大值出现在三河平谷大地震震中附近的潘各庄与齐心庄测区。潘各庄剖面土壤气中Rn、CO_2浓度异常明显,与震中附近岩体构造裂隙更发育有关,表明三河-平谷大地震对夏垫断裂脱气具有促进作用。夏垫活动断裂带通过脱气作用每年向大气排放CO_2约0.23 Mt、Hg约1.3 kg。其中,CO_2浓度较低,无窒息风险,部分测点Hg浓度高于18.32 ng/m~3,属一般程度污染,大东关、潘各庄部分测点Rn浓度高于50 k Bq/m~3,需对附近建筑物采取综合防氡措施。     

广西中东部9县区农田土壤As输入通量研究

对广西中东部9县区农田土壤中的As输入通量进行了初步研究。综合各方面因素,计算获取了大气干湿沉降、施肥和灌溉水输入通量。结果表明,研究区大气干湿沉降和施肥As输入通量基本相当,平均值分别为9.92 g/(hm^2·a)和7.83 g/(hm^2·a),灌溉水通量最高,平均值为14.98 g/(hm^2·a),三者对土壤As污染的贡献率分别为30.31%、23.92%和45.77%。9个不同县区大气干湿沉降、施肥和灌溉水As输入通量占比略有不同,其中6个县区灌溉水和施肥输入通量占主导地位,另外3个县区大气干湿沉降输入通量比例较高。因此,灌溉水是研究区农田土壤As的主要输入途径,应重视灌溉水水质控制。在未考虑农田土壤As输出通量的情况下,以当前的As年平均输入通量估算得到耕层土壤As的质量分数每年升高0.01 mg/kg。与土壤As含量现状相比,As年增量比例很小,因此判断在短期内,外源输入对土壤As分布现状影响不大。该区土壤p H值较低,铁氧化物含量较高,因此外源输入农田土壤的As生物有效性较低。     

深圳市大气~7Be沉降通量与气溶胶沉积速率

同步分析了2015年1~12月份期间深圳市大气~7Be总沉降通量以及大气气溶胶中~7Be的放射性比活度,并据此计算获得大气颗粒物沉积速率。结果表明,深圳市大气~7Be的沉降通量范围为0.91~4.23 Bq/m~2×d,平均值为1.83 Bq/m~2×d;大气气溶胶沉积速率在0.15~5.10 cm/s之间,平均值为1.35 cm/s。研究发现,大气~7Be沉降通量和沉积速率均与降雨量呈显著的正相关关系,提示湿沉降是大气~7Be清除的主要机制;大气~7Be沉积速率与大气颗粒物(PM_(10)、PM_(2.5))含量呈负相关关系。     

多年冻土区土壤中汞的研究进展

汞污染是当前重要的全球性环境问题。在气候变暖的背景下,多年冻土退化能够显著改变土壤环境和水热过程,进而可引发土壤中汞的活化和大量释放,对生态系统产生潜在的风险。本文综述了多年冻土区土壤总汞的浓度和储量、空间分布和影响因素,阐释了多年冻土不同退化过程中（活动层增厚和热喀斯特发育）土壤中汞的迁移转化和释放特征及其环境效应。北半球多年冻土区土壤总汞储量为597 Gg(384～750 Gg),植被吸收作用驱动的大气单质汞[Hg(0)]沉降是土壤中汞的重要来源。多年冻土区土壤中总汞含量和空间分布主要受大气汞沉降、有机质含量和沉降后过程（如淋溶作用）的影响。多年冻土退化不仅能够向大气和水生生态系统释放大量的汞,还可增强微生物甲基化作用生成剧毒的甲基汞（MeHg）,已经对全球汞循环及区域环境产生了重要影响,且这一影响在持续加强。未来研究中需结合汞同位素等多技术手段,追踪多年冻土融水径流中汞的迁移转化和传输过程;强化热喀斯特对汞释放的影响研究;结合野外原位观测与模型模拟,全面评估多年冻土退化对土壤汞迁移转化的影响及其环境效应。     

大气中颗粒态总汞的测定

汞在大气中的化学行为对全球的生物地球化学循环起着极其重要的控制作用。大气汞主要包括气态单质汞(Hg~0)、气态活性汞(Hg~(2+))和颗粒态汞。尽管颗粒态总汞(TPM)占大气总汞的5％以下,但它却是大气汞干湿沉降的主要贡献者之一,对于汞在大气中的循环演化意义重大。大气中TPM的含量在Pg·m~(-3)量级上,因此建立TPM的可靠采集与分析方法非常必要。本文利用一种新开发的小型捕集管建立了测定大气中痕量TPM的方法。实验证明,采样流速为1．0～1．5L/min时,平行样的精密度高,最低检出限为2Pg;样品经2次循环分析其热解吸效率在99％以上,分析方法非常简单和省时。