紫色土土-氣界面汞交換特征及其影響因素研究.pdf

1、環(huán)境汞污染問(wèn)題自20世紀(jì)50年代日本發(fā)生水俁病(MinamataDisease)事件以來(lái)，一直是環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)問(wèn)題之一。最近十幾年來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)汞可以通過(guò)大氣環(huán)流發(fā)生長(zhǎng)距離傳輸污染，因而大氣汞的庫(kù)存量及其輸入與輸出通量受到特別關(guān)注。據(jù)估計(jì)，全球每年輸入到大氣中汞的總量約為6000～7500t，其中自然釋汞約占1/3。在自然釋汞源中，土壤是最主要的汞源之一。散發(fā)到大氣中的汞經(jīng)過(guò)一定時(shí)間和距離的傳輸后，超過(guò)90﹪的部分最終會(huì)回落到陸地

2、生態(tài)系統(tǒng)，并通過(guò)陸生食物鏈威脅人類健康。目前，對(duì)汞在土/氣界面間的交換通量國(guó)外已有大量的研究，我國(guó)在這方面的研究相對(duì)較少。因此，本文以重慶市的主要耕作土壤—紫色土(紫色常濕雛形土，Purpli-UdicCambosols)為調(diào)查研究對(duì)象，采取實(shí)地調(diào)查和模擬試驗(yàn)相結(jié)合，運(yùn)用動(dòng)力通量箱與RA-915+汞分析儀聯(lián)用技術(shù)對(duì)重慶市的紫色土土/氣界面汞交換特征進(jìn)行實(shí)地監(jiān)測(cè)，并在試驗(yàn)室模擬自然條件下研究土壤性質(zhì)和氣象變化對(duì)紫色土土/氣界面汞交換通量的

3、影響。研究結(jié)果如下： 實(shí)地監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同類型紫色土的土/氣界面汞交換通量有一定差異，隨著pH值的增加，汞交換通量的平均值增大，具體表現(xiàn)為：酸性紫色土390.1±270.2ngm-2h-1，中性紫色土349.0±258.6ngm-2h-1，石灰性紫色土307.9±237.3ngm-2h-1，污染中性紫色土906.8±775.8ngm-2h-1。土/氣界面汞交換受光照、氣溫、土壤溫度和空氣相對(duì)濕度等因素的影響，汞交換通量與光照

4、、氣溫和土壤溫度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與相對(duì)濕度呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與大氣壓相關(guān)性不明顯。 模擬試驗(yàn)結(jié)果顯示，加入硝酸汞的土壤汞交換通量大于加入硝酸亞汞的土壤汞交換通量平均值，沒(méi)有加外源汞的土壤釋放的汞通量最小。天氣狀況對(duì)土/氣界面汞交換通量有較大影響，在光照強(qiáng)烈或天氣晴朗的時(shí)候汞能在土壤中大量釋放，而一旦天氣陰暗或者下雨，汞釋放通量就急劇下降，甚至?xí)霈F(xiàn)負(fù)數(shù)，即發(fā)生汞的沉降，在降雨后的第2或第3個(gè)晴天，土壤汞又產(chǎn)生大量的釋放。

5、 不同pH值紫色土模擬試驗(yàn)結(jié)果表明，在未添加汞溶液的土樣中，沒(méi)有污染的三種紫色土的汞交換通量平均值相差不大，具體表現(xiàn)為：酸性紫色土1為197.3±284.5ngm-2h-1，酸性紫色土2為180.3±281.0ngm-2h-1，中性紫色土206.6±318.3ngm-2h-1，污染中性紫色土752.9±764.1ngm-2h-1；加入硝酸亞汞和硝酸汞處理后，不同pH值土樣的汞交換通量有較大變化，其汞通亮平均值都表現(xiàn)為：污染中性

6、紫色土＞中性紫色土＞酸性紫色土2＞酸性紫色土1。 添加不同量的有機(jī)肥后，各處理土樣汞交換通量差別不明顯，但不同有機(jī)質(zhì)含量土樣的汞交換通量平均值卻隨著土壤中有機(jī)質(zhì)含量的增加有降低的趨勢(shì)。土壤濕度對(duì)土/氣界面汞交換通量有很大影響，隨著土壤含水量的增加，汞交換通量有增加的趨勢(shì)，在土壤濕度接近土壤飽和濕度的60﹪時(shí)達(dá)到最大，土壤濕度繼續(xù)增加，汞通量又急劇下降。澆水對(duì)土壤汞的交換通量也有較大的影響，當(dāng)向土壤中均勻加水后，土壤中汞的釋放量

7、急劇下降，下降幅度達(dá)到42.4﹪～73.5﹪；水分在土壤中混合均勻后，土壤汞釋放量又逐漸增加，加水后大約2～3小時(shí)，汞釋放通量才會(huì)達(dá)到或超過(guò)加水以前的汞釋放通量水平。 當(dāng)光照強(qiáng)度相同或者相差不大時(shí)，土壤汞含量是影響土壤汞釋放的主要因素；而當(dāng)土壤汞含量相差不大時(shí)，光照強(qiáng)度卻是最主要因素。當(dāng)光照強(qiáng)度增加時(shí)，不僅增強(qiáng)了光致還原作用，還導(dǎo)致氣溫和土壤溫度升高，空氣的相對(duì)濕度和土壤含水量降低，土/氣界面汞交換通量也急劇增加。