我國環境汞污染的來源、化學特徵及轉化機制研究

《我國環境汞污染的來源、化學特徵及轉化機制研究》是依託清華大學，由郝吉明擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：我國環境汞污染的來源、化學特徵及轉化機制研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：郝吉明
• 項目類別：重點項目

項目摘要

汞污染是目前全球最引人關注的環境問題之一。不同介質中汞的污染特徵和遷移轉化涉及複雜的化學過程。摸清我國環境汞污染的重要源和匯、化學特徵及轉化機制是實施汞污染控制的重要前提。本項目擬針對汞污染的關鍵科學問題和國家需求，研究我國煤炭燃燒過程中汞的流向與化學形態轉化機理，完善人為源汞排放清單；測定典型土壤/植被與大氣的汞交換通量，研究其動態變化與影響因素；通過對汞的化學甲基化過程進行深入研究，探討甲基化在汞的生物地球化學循環中的作用；通過對典型區域大氣中不同形態汞的連續觀測和降水的化學分析，研究我國大氣汞污染的化學特徵和近地面大氣汞的濕沉降過程；在以上研究的基礎上，運用區域汞化學傳輸模型，分析我國汞污染的形成、化學轉化和歸宿，為國家應對汞污染問題提供科學數據。

結題摘要

汞污染是目前全球最重要的環境問題之一，是威脅我國公眾健康和生態安全的重要因素，因此，開展我國環境汞污染的來源、化學特徵及轉化機制研究顯得尤為重要。 本研究通過實驗室小試模擬，定量解析了燃煤煙氣汞在降溫過程中的形態轉化機制，發現Hg2+的比例與煙氣氯濃度成正相關，與煙氣總汞濃度成負相關，隨著煙氣溫度的下降呈S型增長。通過現場測試，闡明了燃煤煙氣中的汞在經過污控設施時的去除原理，確定了除塵、脫硫、脫硝設施的協同脫汞效果。通過程式升溫脫附，識別了飛灰和脫硫石膏兩種主要燃煤副產物中汞的化學形態，分析了汞的二次釋放潛力，發現飛灰和脫硫石膏中的HgCl2最容易在高溫下釋放。 本研究選擇重慶郊區鐵山坪地區的土壤研究了土壤汞釋放機理，發現土壤汞釋放量與輻射強度、氣溫和土壤含水量呈顯著正相關，並且土壤表面Hg2+的補給不足會導致土壤不能維持長時間的高汞排放。確定了重慶鐵山坪地區土壤汞釋放通量同空氣汞濃度的關係，發現該地區代表源匯平衡的補償釋放點為5.62 ng/m3。不同季節汞釋放通量差異較大，夏季汞釋放通量較高，其它季節該地區土壤接近源匯平衡。 本研究建立了同位素稀釋-乙基化衍生-吹掃捕集-GC-ICP-MS測定環境樣品中甲基汞的方法，發展了基於中空纖維支載液膜萃取的生物模擬原位採樣技術。由此，研究了紫外光照下環境中典型有機小分子對Hg(II)的光化學烷基化過程，提出了Hg(II)-低分子量有機物絡合物的分子內烷基轉移機制。同時研究了碘甲烷對汞的光化學甲基化過程，發現該甲基化反應依賴於日光照射與無機汞形態，建立了碘甲烷對Hg(II)的甲基化模型。 本研究還開展了典型區域開展大氣中不同形態汞的連續觀測，發現密雲站的GEM夏季最高，RGM和PBM秋季最高，受人為源的影響顯著；崇明站的TGM冬季最高，RGM夏季最高，PBM秋季最高。崇明和密雲的GEM與CO、PBM與PM2.5均有很強的相關性，反映了大氣污染物的同源性。後向軌跡模型和PSCF模型分析的結果顯示，密雲受華北平原地區以及西北方向的影響較大，而崇明的汞污染主要來自長三角地區。利用GEOS-Chem東亞嵌套模型分析了中國及周邊地區汞污染狀況，在中國東部地區，人為源汞排放貢獻了35~50%的總汞濃度。燃煤電廠在長三角地區貢獻最為顯著，有色金屬冶煉在中國西南地區的貢獻最為顯著，水泥廠對長三角和珠三角地區的汞污染影響顯著。