全新世长白山地区泥炭记录的汞大气沉降历史及其来源分析

Mercury is a heavy metal pollutants worldwide, by natural sources and anthropogenic sources two ways to enter the atmosphere and long-distance migration. As China's East Asian monsoon climate zone typical peat land, Hani bog not only high-resolution records the message of climate, environment change and volcanic eruption events in Holocene, but also records the atmospheric mercury deposition. In this study, peat lands of Northeast China are chosen for sampling, combine with AMS14C and 210Pb dating techniques, extract and determine the total mercury, mercury isotopes, and mercury isotope characteristics map, analysis atmospheric mercury deposition flux sources and changes in Hani peat land from Holocene. Meanwhile, in combination with ash layers in Hani peat sediments and other climate proxies like peat cellulose carbon and oxygen isotopes and humification degree, determine the coupling among mercury anomaly settlement, human activities, climate and environment, provide new methods and ideas on the study of global change in peat geological archives.

汞是一种全球性重金属污染物，通过自然来源以及人为来源两种途径进入大气并进行长距离迁移。哈尼泥炭地作为我国东亚季风气候区域的典型泥炭地，不仅高分辨率地记录了全新世气候和环境变化信息以及火山喷发等地质事件，而且还记录了全新世以来的大气汞沉降。本研究选择东北哈尼泥炭地进行采样，结合AMS14C和210Pb测年技术，提取并测定泥炭中的总汞含量、汞同位素特征、汞同位素图谱特征等，分析哈尼泥炭地记录的大气汞沉降通量在全新世以来的来源和变化，结合哈尼泥炭沉积物中火山灰层以及泥炭纤维素碳氧同位素和腐殖化度等其他气候代用指标，确定汞沉降异常与人类活动、气候和环境的耦合关系，为泥炭地质档案的全球变化研究提供新的思路。

本文以富含古气候环境变化信息的中国东北地区哈尼泥炭沉积物为研究对象，通过提取泥炭中古气候环境代用指标进行对比分析，讨论了各气候环境代用指标的古气候意义，恢复了区域全新世以来的古气候环境变化过程。同时，对泥炭记录的大气汞含量和汞沉降通量进行了测定，恢复了东北地区全新世以来的大气汞沉降历史，并研究了东北地区大气汞沉降与全新世气候变化和火山喷发事件的响应，为泥炭地质档案的全球变化研究提供新的思路。1、通过对东北哈尼泥炭汞含量和大气汞沉降通量的研究表明，泥炭中汞含量波动范围为1.6~508.8ng/g，平均值为45.133ng/g；大气汞沉降通量波动范围为0.12~102.63μg.m-2.yr-1，平均值为8.14μg.m-2.yr-1。哈尼泥炭较为完整地记录了东北地区全新世以来的大气汞沉降历史，可以划分为以下五个阶段：11.5~10.2ka BP大气汞沉降快速波动上升阶段；10.2~9.0ka BP大气汞沉降快速下降阶段；9.0~8.0ka BP大气汞沉降剧烈波动异常阶段；8.0~2.0ka BP大气汞沉降稳定交替波动减弱阶段；2.0~0ka BP大气汞沉降波动快速上升阶段。2、哈尼泥炭记录的东北地区大气汞沉降对包括YD事件、11.1ka BP事件、10.3ka BP事件、8.2ka BP事件、4.2ka BP事件以及小冰期等气候突变寒冷事件有着良好响应，大气汞沉降含量和沉降通量在这些气候突变寒冷事件发生期间同时达到极高峰值。将东北地区全新世气候变化与大气汞沉降历史对比研究发现：当东北地区气候经历干燥寒冷阶段时，大气汞沉降得到显著增强；当气候经历温暖湿润阶段时，大气汞沉降相应减弱。因此推断，气候干燥寒冷有利于促进东北地区大气汞沉降，反之亦然。3、东北地区大气汞沉降对全新世气候变化响应的内在机制可能为：从百年或千年尺度来看，干燥寒冷的气候可以造成大气中气态单质汞活性降低，在冷凝作用下沉降速度加快，泥炭地中植物可以接受全球范围内气态单质汞补给，泥炭记录的大气汞含量和大气汞沉降通量增强；温暖湿润的气候可以使大气汞中气态单质汞活性增强，使得气态单质汞下降速度减慢，泥炭地主要接受颗粒汞、氯化汞以及少量气态单质汞，大气汞沉降总量相对较少。