我国典型污灌区土壤气态汞的排放特征、影响因素及全国通量估算

批准号:
41371461
项目类别:
面上项目
资助金额:
75.0 万元
负责人:
张晓山
依托单位:
学科分类:
D0711.污染物环境行为与效应
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
慈志佳、张逸、李炳文、王纯杰、唐雄、崔娟、王佳琪、陈剑
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中文摘要
来自汞污染场地气态汞的排放是全球大气汞重要的源。许多污水灌溉区的土壤长期受到含汞污水的影响,是一种典型的汞污染场地。我国拥有世界上面积最大的污灌区。由于受技术、管理和成本等方面的制约,我国污灌区土壤汞污染情况非常严重,来自我国污灌区土壤的汞排放可能影响区域汞循环。但目前针对我国污灌区土壤气态汞排放研究还几乎为空白。本项目拟在我国典型污灌区利用动态通量箱,开展污灌区土壤气态排放的现场观测研究,认识污灌区土壤气态汞的排放通量和变化特征。结合实验室模拟研究,认识影响污灌区土壤气态汞排放的重要因子,进一步构建一个适用于污灌区土壤气态汞排放的参数化方案。最终,在上述参数化方案的基础上,结合现场调查、数据收集和地理信息系统,初步评估我国污灌区土壤气态汞的排放通量及其时空变化特征,为深入认识污灌区在区域乃至全球汞循环中的作用提供科学依据。
英文摘要
Mercury (Hg) emission from Hg-polluted region has an important contribution to the atmospheric Hg pool. Sewage irrigation region is one of the typical areas for Hg pollution after long-term irrigation with Hg-polluted sewage. China has the largest area of sewage irrigation in the world. Because of the limitation of technology, management and cost, Hg pollution in the soil of sewage irrigation is very serious in China. Hg emission from this region potentially influences the regional Hg cycle. However, few studies have been carried out to address this issue. In this project, we will conduct field measurements to investigate the Hg emission from sewage irrigated soil using dynamic flux chamber. Meanwhile, we will perform the laboratory simulations to explore the key factors influencing the Hg emissiion and further to develop a parameterization of Hg emission for the sewage irrigated soil. Finally, we will use this parameterization together with field survey, data collection and geographic information system (GIS) to estimate the Hg emission flux from sewage irrigation soil in China. This study will significantly promote the understanding of the role of the sewage irrigation region in the regional and global Hg cycle.
农田土壤汞的排放是大气汞的重要来源之一,然而目前对我国污灌区农田汞的排放特征、规律和通量的认识还存在很大的不足。本研究选择我国北方典型污灌区土壤作为研究对象,通过通量箱法对不同污染程度的土壤进行了汞排放通量的观测,在此基础上获得了一个针对污灌区土壤汞排放通量的参数化方案。结果表明:五个采样点(西安、石家庄、天津、栾城和太原)土壤总汞浓度分别为:1256.1±36.9、898.2±23.4、79.8±1.4、66.9±1.7、42.8±3.1 ng g-1,其对应的土壤汞排放速率分别为:100.6±144.2、44.5±79.5、9.6±27.1、8.5±27.4和2.9±22.3 ng m-2 h-1。各采样点汞排放通量的均值都为正,表明农田土壤汞排放是大气汞的一个源。然而,在寒冷的季节,较高的大气汞浓度(GEM)会导致大气Hg0向土壤中迁移,但高光照强度和土壤温度会促进土壤汞排放。在整个观测期间,作物冠层下GEM的平均浓度为5.06 ± 3.72 ng m-3,明显高于北半球平均值。在玉米和小麦生长季,土-气汞交换的大气汞浓度补偿点不同,分别为9.82和3.33 ng m-3。此外,在植物冠层发育完全后,土-气汞交换通量的日变化波动幅度减弱,这是因为作物冠层可以遮挡到达地表的光照强度,从而造成农田土壤汞的排放速率减小。此外,我们对我国北方污灌区土壤进行了调查,然后利用上述参数化方案,结合现场调查及各采样点的气象数据估算了我国北方污灌区土壤汞的排放通量,认识了其时空分布特征。结果表明:表层土壤总汞的平均浓度为117.2 ng g-1(15.8~701.7 ng g-1),明显高于我国土壤汞的背景值;在土壤汞的垂直分布方面,所有采样点表层总汞浓度都高于下部其它层;土壤中TOC的分布与总汞的分布相一致;土壤污染指数表明我国北方污灌区土壤大部分处在中度污染水平之上;土壤汞的排放速率表现出明显的季节变化特征,夏季最高,冬季最低,土壤汞平均排放速率为14.3 ng m-2 h-1,年均排放速率为86.4 g m-2 yr-1,根据我国北方污灌区农田的面积,估算得到我国北方污灌农田汞的排放通量为3.13 tons yr-1,这占全球农田土壤汞排放量的0.65%,表明我国北方污灌区农田是大气汞的重要再排放源。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.5194/acp-16-14741-2016
发表时间:2016-11-25
期刊:ATMOSPHERIC CHEMISTRY AND PHYSICS
影响因子:6.3
作者:Ci, Zhijia;Peng, Fei;Zhang, Xiaoshan
通讯作者:Zhang, Xiaoshan
Investigation of factors affecting mercury emission from subtropical forest soil: A field controlled study in southwestern China
西南亚热带森林土壤汞排放影响因素调查:西南地区现场对照研究
DOI:10.1016/j.gexplo.2015.10.007
发表时间:2017
期刊:Journal of Geochemical Exploration
影响因子:3.9
作者:Zhou Jun;Wang Zhangwei;Zhang Xiaoshan;Sun Ting
通讯作者:Sun Ting
Mercury in terrestrial forested systems with highly elevated mercury deposition in southwestern China: The risk to insects and potential release from wildfires
中国西南部汞沉积高度升高的陆地森林系统中的汞:对昆虫的风险和野火的潜在释放
DOI:10.1016/j.envpol.2016.01.003
发表时间:2016
期刊:ENVIRONMENTAL POLLUTION
影响因子:8.9
作者:Zhou Jun;Wang Zhangwei;Sun Ting;Zhang Huan;Zhang Xiaoshan
通讯作者:Zhang Xiaoshan
DOI:10.13671/j.hjkxxb.2016.0088
发表时间:2016
期刊:环境科学学报
影响因子:--
作者:孙婷;王章玮;陈剑;王纯杰;张晓山
通讯作者:张晓山
Distribution and elevated soil pools of mercury in an acidic subtropical forest of southwestern China
中国西南亚热带酸性森林汞分布及土壤升高库
DOI:10.1016/j.envpol.2015.03.021
发表时间:2015
期刊:Environmental Pollution
影响因子:8.9
作者:Zhou Jun;Wang Zhangwei;Zhang Xiaoshan;Chen Jian
通讯作者:Chen Jian
我国东部湿地典型鸟类的甲基汞富集、代谢及传输作用
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:57万元
- 批准年份:2020
- 负责人:张晓山
- 依托单位:
典型海域海水中二价汞的还原速率、关键影响因素及参数化方案研究
- 批准号:41176066
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:70.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:张晓山
- 依托单位:
小流域大气沉降及其对汞收支的影响
- 批准号:40473055
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:35.0万元
- 批准年份:2004
- 负责人:张晓山
- 依托单位:
IMPACTS站点土壤铝活化机制研究
- 批准号:40273045
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:32.0万元
- 批准年份:2002
- 负责人:张晓山
- 依托单位:
国内基金
海外基金
