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
结题报告
批准号:
41176066
项目类别:
面上项目
资助金额:
70.0 万元
负责人:
张晓山
学科分类:
D0602.海洋化学
结题年份:
2015
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
王章玮、张逸、慈志佳、李炳文、牛振川、余龙飞、唐雄
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中文摘要
海水中的二价汞(Hg2+)还原成气态元素汞(Hg0)并排放至大气是全球汞(Hg)循环的重要组成部分。海水中Hg的氧化还原过程极为复杂,现有的研究对该过程的认识还非常有限。包含海水Hg氧化还原过程及Hg0海气交换模块的全球Hg循环模式被认为是研究全球Hg循环的最具潜力的工具之一。但该类模式的成功应用也更加依赖对海水中Hg氧化还原循环过程的认识深度以及合理的参数化方案。本研究拟通过建立可用于现场测定海水中Hg2+还原速率常数的方法,充分利用我国海洋纬度跨度大的优势,现场测定不同纬度下,典型海水(岸边、近岸及开阔海域)中Hg2+的还原速率常数,并结合进一步的实验室模拟,深入认识影响海水Hg2+还原的关键步骤和重要影响因素。在综合本研究及其他研究成果的基础上,发展一个可用于近海不同纬度不同海水性质的Hg2+还原速率常数的参数化方案,为进一步提高全球Hg循环模拟的准确性提供科学依据。
英文摘要
海洋生态系统是全球汞循环的重要组成部分。但目前对海水中汞的氧化还原过程的认识还非常有限。这在很大程度上限制了对海洋系统在全球汞循环中作用的认识。本项目充分利用我国海岸线长、海域纬度跨越大的地域优势,通过结合现场观测与实验室模拟,系统认识近海海水中汞的氧化还原速率以及影响因素。结合模式开发的需求,发展一个更为精细的适用于海水中汞的氧化还原速率常数模块,以期为更深入认识海洋在全球汞循环中的作用提供科学依据。具体的研究要点包括:(1)测定海水中可光致还原汞的浓度,认识其影响因素;(2)测定海水中Hg(0)的氧化和Hg(II)的还原的反应速率常数,认识其影响因素;(3)提出更为精细的海水中汞的氧化还原速率常数模块。研究结果表明,海水中有相当部分的汞在有光的条件下可转化成Hg(0)(可光致还原汞的浓度范围在0.32~1.36 ng L-1之间,平均值为0.65±0.32 ng L-1)。海水中的可光致还原的汞同总汞呈正相关关系。海水中可光致还原汞在总汞的占比在5.8%至48.5%之间。过滤显著降低悬浮颗粒物含量高的海水中可光致还原汞的量。海水中Hg(II)的光致还原(kr)和Hg(0)的光致氧化(ko)的速率均同太阳辐射的强度成正比。在有效光合辐射为1 m mol m-2 s-1的条件下,海水中Hg(0)的氧化速率大于Hg(II)的还原速率(kr/ko: 0.86 ± 0.22)。海水中Hg(0)的暗氧化速率显著大于Hg(II)的暗还原速率。厌氧条件更有利于Hg(II)的还原。太阳辐射中的短波辐射对汞的光致还原和氧化反应均有显著影响。其他波段太阳光的作用则同海水的理化性质有关。在上述结果的基础上,提出了海水汞的氧化还原参数化方案设计要点。
期刊论文列表
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专利列表
DOI:10.1007/s11356-016-6346-5
发表时间:2016-03
期刊:Environmental Science and Pollution Research
影响因子:5.8
作者:Zhijia Ci;Xiaoshan Zhang;Zhangwei Wang
通讯作者:Zhijia Ci;Xiaoshan Zhang;Zhangwei Wang
DOI:10.1016/j.chemosphere.2014.05.064
发表时间:2015
期刊:Chemosphere
影响因子:8.8
作者:Ci Zhijia;Wang Chunjie;Wang Zhangwei;Zhang Xiaoshan
通讯作者:Zhang Xiaoshan
DOI:10.1021/es300137y
发表时间:2012-04
期刊:Environmental science & technology
影响因子:11.4
作者:Zhijia Ci;Xiaoshan Zhang;Zhangwei Wang
通讯作者:Zhijia Ci;Xiaoshan Zhang;Zhangwei Wang
DOI:10.1016/j.atmosenv.2015.11.036
发表时间:2016-02
期刊:Atmospheric Environment
影响因子:5
作者:Zhangwei Wang;Zhijia Ci;Xiaoshan Zhang;Xiong Tang
通讯作者:Xiong Tang
DOI:10.1007/s10533-013-9925-2
发表时间:2014
期刊:Biogeochemistry
影响因子:4
作者:Ci Zhijia;Zhang Xiaoshan;Wang Zhangwei;Wang Chunjie
通讯作者:Wang Chunjie
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