我国近海典型潮间带系统中汞及甲基汞的迁移与转化研究

The intertidal zone is an important and unique fraction of global ocean ecosystem. The Hg levels in the intertidal zone are greatly higher than those of background region due to the river discharge, atmospheric deposition and waste dumpling. The exchange of Hg and MMHg between the seawater and the sediment of intertidal zone plays a critical role in the ocean Hg cycle, ecosystem safety and human health. The phase, transport and transformation of Hg and MMHg in the intertidal zone are complicated due to the combination of unique natural processes and strong human activities. However, the study on Hg biogeochemical cycle in intertidal zone is poor. In this study, we take full advantage of the long coastline and diverse intertidal zones in China to comprehensively investigate the transport and transformation of Hg in the typical intertidal zones by combining the field survey, field measurement, field and laboratory experiment and Hg isotopic labeling technique. We focus on the temporal-spatial distribution, transport and transformation of Hg and MMHg in the intertidal zone and study the effect of physical and chemical properties and environmental factors on the fate and transport of Hg and MMHg in the intertidal zone. We also try to reveal the Hg and MMHg flux between the seawater and sediment in the intertidal zone. This study will improve the understanding of the role of intertidal zone in the Hg cycle of near-shore environment and even global ocean.

潮间带是海洋生态系统独特而重要的组成部分。河流输入、大气沉降和废弃物倾泻等过程使得潮间带系统中的汞显著高于背景区域。汞和甲基汞在潮间带与海水之间的交换对海洋汞循环以及生态系统安全和人类健康有着重要的影响。独特的自然过程和剧烈的人为活动的复合影响使得汞在潮间带系统中的形态、迁移和转化极为复杂。然而，目前还缺乏对潮间带系统汞的生物地球化学过程的系统研究。本项目充分利用我国海岸线绵长，潮间带丰富多样的地域优势，综合运用区域调查、定点观测、原位与实验室模拟和同位素示踪等方法手段，系统认识潮间带系统汞的生物地球化学循环特征与规律，重点关注汞及甲基汞在典型潮间带的时空分布特征、迁移转化规律及其影响因素，深入揭示沉积物和海水的理化性质以及环境因子对潮间带系统汞和甲基汞迁移转化过程的影响，全面认识潮间带海水与沉积物间汞及甲基汞的交换通量及其影响因素，从而进一步加深对近海在区域乃至全球汞循环中作用的认识。

潮间带是海洋与陆地地球两大重要系统相互作用最为直接的过度地带，是全球生产力最高的生态系统之一，也是受人为活动影响最为剧烈的区域。汞是全球性持久性有毒重金属污染物，其在潮间带系统的迁移与转化对全球汞循环以及生态系统安全和人类健康有着重要的影响。我国有着漫长多样的潮间带。半个世纪以来高强度的工农业活动，使得我国潮间带系统普遍受到汞污染的威胁。然而，针对我国潮间带系统汞的迁移与转化研究十分有限。本项目综合运用野外调查、现场观测和实验室模拟等手段，系统开展我国潮间带系统汞的迁移与转化研究。结果表明，我国潮间带系统汞及甲基汞的时空分布及其迁移转化过程十分复杂，影响因素众多。部分潮间带已经明显受到人为活动的影响，受污染的潮间带沉积物总汞和甲基汞的浓度是未明显受明显人为影响区域的数倍到数十倍。潮间带类型对沉积物总汞和甲基汞的影响十分显著，有植被的潮间带因沉积物有机质含量高，导致总汞和甲基汞的浓度也高。潮间带是上方大气气态汞的排放源，潮间带沉积物汞含量、太阳辐射和潮汐涨落对潮间带与大气间气态汞的交换有着十分重要的影响。沉积物中不同形态的汞之间的相互转化以及汞和甲基汞在水体和沉积物之间的迁移受沉积物自身性质及外部环境因子等多重因素的共同影响。潮间带含水层中汞的时空变化十分复杂，影响因素众多。潮间带沉积物是近岸海水汞和甲基汞的重要排放源。我们的研究成果进一步加深了对近海系统在区域乃至全球汞循环中作用的认识。