我国环境汞污染的来源、化学特征及转化机制研究

汞污染是目前全球最引人关注的环境问题之一。不同介质中汞的污染特征和迁移转化涉及复杂的化学过程。摸清我国环境汞污染的重要源和汇、化学特征及转化机制是实施汞污染控制的重要前提。本项目拟针对汞污染的关键科学问题和国家需求，研究我国煤炭燃烧过程中汞的流向与化学形态转化机理，完善人为源汞排放清单；测定典型土壤/植被与大气的汞交换通量，研究其动态变化与影响因素；通过对汞的化学甲基化过程进行深入研究，探讨甲基化在汞的生物地球化学循环中的作用；通过对典型区域大气中不同形态汞的连续观测和降水的化学分析，研究我国大气汞污染的化学特征和近地面大气汞的湿沉降过程；在以上研究的基础上，运用区域汞化学传输模型，分析我国汞污染的形成、化学转化和归宿，为国家应对汞污染问题提供科学数据。

汞污染是目前全球最重要的环境问题之一，是威胁我国公众健康和生态安全的重要因素，因此，开展我国环境汞污染的来源、化学特征及转化机制研究显得尤为重要。.本研究通过实验室小试模拟，定量解析了燃煤烟气汞在降温过程中的形态转化机制，发现Hg2+的比例与烟气氯浓度成正相关，与烟气总汞浓度成负相关，随着烟气温度的下降呈S型增长。通过现场测试，阐明了燃煤烟气中的汞在经过污控设施时的去除原理，确定了除尘、脱硫、脱硝设施的协同脱汞效果。通过程序升温脱附，识别了飞灰和脱硫石膏两种主要燃煤副产物中汞的化学形态，分析了汞的二次释放潜力，发现飞灰和脱硫石膏中的HgCl2最容易在高温下释放。.本研究选择重庆郊区铁山坪地区的土壤研究了土壤汞释放机理，发现土壤汞释放量与辐射强度、气温和土壤含水量呈显著正相关，并且土壤表面Hg2+的补给不足会导致土壤不能维持长时间的高汞排放。确定了重庆铁山坪地区土壤汞释放通量同空气汞浓度的关系，发现该地区代表源汇平衡的补偿释放点为5.62 ng/m3。不同季节汞释放通量差异较大，夏季汞释放通量较高，其它季节该地区土壤接近源汇平衡。.本研究建立了同位素稀释-乙基化衍生-吹扫捕集-GC-ICP-MS测定环境样品中甲基汞的方法，发展了基于中空纤维支载液膜萃取的生物模拟原位采样技术。由此，研究了紫外光照下环境中典型有机小分子对Hg(II)的光化学烷基化过程，提出了Hg(II)-低分子量有机物络合物的分子内烷基转移机制。同时研究了碘甲烷对汞的光化学甲基化过程，发现该甲基化反应依赖于日光照射与无机汞形态，建立了碘甲烷对Hg(II)的甲基化模型。.本研究还开展了典型区域开展大气中不同形态汞的连续观测，发现密云站的GEM夏季最高，RGM和PBM秋季最高，受人为源的影响显著；崇明站的TGM冬季最高，RGM夏季最高，PBM秋季最高。崇明和密云的GEM与CO、PBM与PM2.5均有很强的相关性，反映了大气污染物的同源性。后向轨迹模型和PSCF模型分析的结果显示，密云受华北平原地区以及西北方向的影响较大，而崇明的汞污染主要来自长三角地区。利用GEOS-Chem东亚嵌套模型分析了中国及周边地区汞污染状况，在中国东部地区，人为源汞排放贡献了35~50%的总汞浓度。燃煤电厂在长三角地区贡献最为显著，有色金属冶炼在中国西南地区的贡献最为显著，水泥厂对长三角和珠三角地区的汞污染影响显著。