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汞是一种全球性的污染物,由于其具有极高的毒性、特殊的物理性质,易在环境中发生甲基化,并在生物体内累积、放大,对生态系统造成了严重的影响。环境汞污染问题自20世纪50年代日本发生水俣病(Minamata Disease)事件以来,一直是环境科学领域的研究热点问题之一。虽然对环境汞污染的来源、迁移转化、危害有了较为全面的认识,但污染源与汇之间的定量关系研究一直得不到满意的结果,主要原因是世界各国还没有完全建立人为汞源的排放清单,对汞在环境界面间的交换通量研究也处于初步阶段。我国目前在这方面的研究相对更少。据此,本文以重庆市为调查研究对象,采取实地调查和文献调研相结合的方法,对重庆市的人为汞源进行详细的调查,并应用排放因子法对各种人为源的排汞量进行初步估算,旨在列出排放清单。同时运用动力通量箱技术对重庆市不同环境界面间汞的释放通量进行研究,探讨环境界面间的汞释放特征和影响因子,在此基础上对重庆市汞的自然源释放量进行初步量化。 结果表明:重庆市主要的人为汞散发源有燃煤、燃油、水泥生产、钢铁生产、氯碱生产、有色金属冶炼、木材及农业秸秆燃烧、有害和医用废物焚烧、尸体火化、油漆化工、仪器仪表、荧光灯管破损、废弃电池、温度计生产,科研、医疗用汞。 采用可接受的排放因子,基于主要人为源每年在生产过程中消耗的材料或生产的产品数量,以及材料或产品中可用的汞含量数据,对重庆市的主要人为源的排汞量进行初步估算,得出2001年重庆市主要人为源向大气排放的总汞量约为8.85t;排汞强度为110g km-2;燃煤是重庆市最大的人为汞源,燃煤排汞对总汞排放量的贡献为57%,其次是水泥制造业,这一行业2001年向大气释放汞大约1.51t,贡献率为17%;其他的依次为油漆化工、用汞行业、科研及医疗等行业贡献8%;木材与农业废弃物燃烧6%;有害和医用固体废弃物焚烧、尸体火化贡献6%;氯碱生产3%;金属制造业3%;燃油贡献最少,不足1%。 应用动力通量箱(DFC)技术在不同的季节研究了重庆市不同区域的6个土壤样点和4个水体样点界面间的汞交换通量,环境界面间的汞交换通量因不同地表类型汞挥发通量存在较大差异,总体上,气—水界面的汞释放通量大于气—土界面,总平均值各自为204 ng m-2h-1和115 ng m-2h-1。在选择的全部研究样点中,汞通量的最大和最小值相差两个数量级,以林地样点的最低,平均通量值为3.4±1.5ng m-2h-1;污染水体样点为最高,平均通量值为618.6±339ng -2h-1。 气—水/土界面间的汞挥发通量显示出明显的日变化和季节性变化,冷季早晨和傍晚气—水/土界面间汞通量有微小的双向交换,暖季白天没有出现双向交换,同一样点汞释放通量有相似的变化类型,汞释放峰值出现在中午,夜间汞的交换不明显,白天的汞释放通量大于夜间。汞释放通量的季节性变化表现为温暖季节大于寒冷季节。 气—水/土界面间的汞释放通量受温度、相对湿度、太阳辐射量、土壤温度等环境因子的西南农业大学硕士学位论文摘要里里巨旦旦里里.口口.胆口旦旦.口旦旦旦旦.里里影响,其中太阳辐射是对汞释放通量起主导作用的影响因子,分析表明,太阳辐射量与汞挥发通量呈极显著的正相关,线性回归的相关系数RZ二0.531*,(n=135),相对湿度与汞通量呈负相关关系(RZ=0.3742*气n二】35),是一个间接的影响因子,空气温度与汞通量相关性不明显,土壤温度与汞通量呈指数相关,两者之间的关系可以用Arrhenius方程进行描述: EuF=Ae ETs RZ=0.6802*,(n=一4) 根据方程计算反应活化能Ea为31 .1 kcal mol一’,高于单质汞的蒸发烩l4.okcalmoI’,,说明汞在土壤表面释放不是单质汞的直接蒸发,可能还有其它过程参与。 基于通量箱在不同地表类型实地测得的数据,并结合重庆市的气候特点,对区域汞预算进行初步估算,每年重庆市从自然源释放到大气中的总汞量为1787kg,远低于该区域的人为源排放量,人为源贡献了总排放量的83%,而自然释放贡献了17%。与全球或其它区域的估算结果相比,重庆市人为源排汞比例过大。