大气分形态活性汞定量识别方法体系研究

Mercury is a global air pollutant. Chemical transformation is a key process of mercury in the atmosphere. Accurate measurements of the concentration and chemical forms of reactive mercury (RM) is crucial to understanding atmospheric mercury transformation. The goal of this project is to develop the methodology for the quantification of speciated RM in the atmosphere, establish phase and size resolved two-dimensional RM speciation profile, and unveil the regime of atmospheric mercury transformation in the East China region. We will make standard sources of speciated RM, discover the relationships between O3 and RM and between humidity and RM, and develop anti-interference techniques and data correction methods; perfect RM calibration method and conduct field campaigns for inter-comparison of different methods for their advantages, disadvantages and determined RM forms; carry out lab and field experiments and develop methods for the determination of speciated RM concentration, heterogeneous oxidation products, and free radical oxidation products; and finally use these methods for observation of speciated RM concentration at a remote site, establish phase and size resolved two-dimensional RM speciation profile, and find the regime of atmospheric mercury transformation in the East China region. The yield of this project will provide novel methodology for the global atmospheric mercury monitoring network and drive the advancement of research on atmospheric mercury transformation.

汞是一种全球性大气污染物，汞的化学形态转化是汞在大气中的关键行为过程，准确测量活性汞的浓度和化学形态对于认识汞的大气化学转化规律具有重要意义。本项目旨在建立分形态活性汞定量识别方法体系，确定分介质分粒径的二维活性汞形态谱，以解析我国华东地区的大气汞形态转化机制。研究将首先开发分形态活性汞标准发生源，确定O3浓度和湿度与活性汞捕集效率之间的相关关系，发展抗干扰方法和数据校正方法；接着完善活性汞校准方法，开展现场比对实验确定各方法的优缺点和测定的活性汞物种类型；然后基于实验室研究和现场实验分别建立分形态活性汞浓度测定方法、大气汞非均相氧化产物测定方法和大气汞自由基氧化产物测定方法；最后，使用该方法体系对区域背景站的分形态活性汞浓度开展观测，建立分介质分粒径的二维活性汞形态谱，确定我国华东地区的大气汞化学机制。本项目的成果将为全球大气汞监测网络提供全新方法体系支撑，推动大气汞形态转化机制研究。

汞作为一种全球性大气污染物，其化学形态决定了大气汞的关键行为过程，准确测量活性汞（RM）的浓度和化学形态对于认识汞的大气化学转化规律具有重要意义。本项目系统评估了关键控制参数对分形态RM定量识别方法的影响，优化了重点分形态RM测定方法；比对了分形态大气汞监测方法，识别了关键影响因素及其作用机制，建立了分形态大气汞监测方法体系；基于该方法体系，开展了系统的观测活动，解析了华东地区分形态大气汞污染来源与归趋。项目成果为全球大气汞观测网络提供了重要方法学支撑，未来可应用于《水俣汞公约》的履约成效评估。.本项目首先与美国内华达大学Mae Gustin课题组开展合作，对活性汞主动采样分析系统（RMAS）进行升级改造，开发了针对采样滤膜的程序升温热脱附曲线去卷积方法，以定量识别RM化学物种；与美国犹他州立大学Seth Lyman课题组开展合作研究，优化双通道分形态汞在线监测系统（DCS），开发了原位转化单元，提升了分形态大气汞在线监测准确度；针对Tekran、RMAS、DCS、MOUDI四种分形态大气汞浓度的测定方法和湿沉降采样系统、Aerohead采样器、人工草皮采样器、动态通量箱四种分形态大气汞沉降通量观测方法，开展了外场观测综合比对，识别了方法之间差异的关键影响因素及其影响机制；在NJU站开展了STAMP观测活动，建立了完善的分形态大气汞监测方法体系，提出了分粒径分物种的二维RM形态谱；基于分形态大气汞观测，结合高级统计模型、后向轨迹模型以及大气化学传输模式，定量解析了人为源排放、跨区域传输、气象要素等对我国华东地区分形态大气汞浓度与沉降的贡献，为我国履行《水俣汞公约》提供了基于地面观测的大气汞污染源－汇关系解析工具。