农田生态系统地表自然排汞（包括先前沉降汞的再释放）机理及通量估算模型的建立

自然排汞是大气汞的重要来源之一，它包括自然过程排汞和先前排汞沉降后的再释放。只有弄清自然过程排汞的通量，才能正确认识减少人为活动向大气排汞对全球大气汞循环和环境汞污染的影响，并制定相应的减排措施及分配合理的减排责任。但是目前对自然排汞机理和通量的认识还不清楚。本项目拟选择不同汞污染来源及污染程度的农田为研究对象，弄清农田农作物-土壤-大气间汞的迁移转化机理；确定大气汞沉降对农田自然排汞的影响；探讨种植不同植物（农作物）对地表向大气排汞通量的影响；测定种植不同植物（农作物）农田向大气的排汞通量；研究控制土壤-植物-大气间汞的迁移转化的因素，在此基础上建立估算农田自然排汞通量的估算模型，估算我国农田自然排汞通量。本项目的实施将提供研究其他地表类型向大气排汞机理和计算地表自然过程向大气排汞通量的方法学，同时，研究结果还可以用来估算其它地表类型，如草地、灌木林地等向大气的自然排汞通量。

本项目主要围绕地气界面汞交换通量的观测方法、控制机理及我国农田地表汞排放的估算开展了详细的研究工作。首先利用模型模拟和实验室控制条件实验建立了定量测定地表汞交换通量的新型动力学通量箱方法，该方法关联了地表汞交换的驱动因子：摩擦风速。并将其与微气象学法、传统动力学通量箱法进行对比，分析了各方法的特征误差来源。利用微气象学法和新型动力通量箱法测定了我国典型农田地表（山东、贵州和广东）的地气界面汞交换特征，分析了农田地表与大气间汞交换的季节性变化特征及主要控制过程；采用单一稳定汞同位素示踪方法研究了汞在土壤-植物体和大气间的传输及交换特征，并采用同步辐射技术分析了汞在农作物植物根部和叶片中的分布特征及形态比例，探讨了控制汞交换和传输的机制；开展了湿沉降对大气汞再释放影响的模拟研究；更新了模拟地气界面汞交换的阻抗模型，结合实验室和野外观测数据，建立了估算农田向大气排汞的模型，估算了我国农田系统的年排汞通量。我国农田地表是大气汞的重要释放源，年汞释放通量约为133.05吨。本项目的研究成果将为我国正确制定汞减排方案提供科学和技术支撑。本项目培养博士研究生4名，博士后1名，硕士研究生1名。其中2人次获得教育部博士生奖学金、1人次获得中国科学院朱李月华优秀博士生奖；2014年冯新斌新获得1项基金委重点项目资助，继续开展自然源汞排放的研究工作，2012年冯新斌作为首席科学家获得科技部973计划项目资助。