大氣氣溶膠汞污染研究

大氣氣溶膠汞污染研究汞及其化合物具有很強(qiáng)的生物毒性，汞危害問題已經(jīng)引起國際環(huán)境、衛(wèi)生界的極大關(guān)注。汞主要通過自然和人為排放而進(jìn)入大氣，其中燃煤排放是造成大氣環(huán)境汞污染的重要因素。我國擁有豐富的煤炭資源，汞的儲量也位居世界前列，因而對汞污染的研究更具緊迫性。以往的研究集中關(guān)注氣態(tài)汞的行為，而對與氣溶膠相聯(lián)系的顆粒汞研究還顯得非常薄弱，但是在某些情況下，顆粒汞是大氣中汞的重要存在形式，而且在汞的區(qū)域性環(huán)境循環(huán)中具有重要的地位，加強(qiáng)顆粒汞的研究是汞污染研究的發(fā)展方向之一。環(huán)境問題的解決需要多學(xué)科的參與。應(yīng)用地球物理和地球化學(xué)的原理和方法，可以研究有害元素的富集或虧損規(guī)律，預(yù)測環(huán)境的質(zhì)量和變化，反映人類活動(dòng)對地質(zhì)介質(zhì)的影響，為污染防治及資源的可持續(xù)利用提供對策。運(yùn)用汞氣測量和核物探相結(jié)合的物探方法進(jìn)行顆粒汞的研究具有靈敏度和準(zhǔn)確度高、多元素同時(shí)測定的特點(diǎn)，利于研究汞與其它污染元素之間的共伴生關(guān)系、追蹤污染源，研究環(huán)境效應(yīng)。本論文是在參加在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“大氣氣溶膠中汞污染及環(huán)境效應(yīng)”(編號：49974040)的基礎(chǔ)上完成的。本文建立并運(yùn)用環(huán)境物探方法，以城市工業(yè)區(qū)和高汞地球化學(xué)異常區(qū)等典型環(huán)境類型作為研究對象，詳細(xì)研究其氣溶膠汞污染特征，取得如下創(chuàng)新性成果及認(rèn)識：(1)以汞氣測量和環(huán)境核物探方法為主建立了氣溶膠汞污染研究中的環(huán)境物探方法，論證了該方法運(yùn)用于氣溶膠汞污染研究的可能性，為該方法的成功運(yùn)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。(2)分析了氣溶膠富集因子計(jì)算中參比物質(zhì)的選擇問題，首次將地球化學(xué)基線理論引入到富集因子的計(jì)算當(dāng)中，發(fā)展了一種新的富集因子計(jì)算方法。以建立的成都地區(qū)土壤的汞地球化學(xué)基線為基礎(chǔ)，重新計(jì)算了大氣飄塵樣品的汞富集因子，使其能夠更科學(xué)地評價(jià)人為活動(dòng)對氣溶膠汞含量所造成的影響。(3)應(yīng)用環(huán)境物探方法對西南三省的部分煤炭樣品、成都市燃煤電廠的燃煤及其燃燒產(chǎn)物進(jìn)行了分析，進(jìn)一步了解了本地區(qū)煤炭中有害有毒元素的含量水平，以及煤炭燃燒前后物質(zhì)的組成變化特征，證實(shí)了Se、Sb、As等元素可以作為燃煤污染物的標(biāo)志性元素，為顆粒汞污染源追蹤的研究工作提供了依據(jù)。(4)對成都市工業(yè)區(qū)氣溶膠汞污染的特征進(jìn)行了詳細(xì)的研究，內(nèi)容包括顆粒汞的季節(jié)變化、晝夜變化以及在不同粒度的氣溶膠中的分布，并運(yùn)用因子分析等受體模型，研究了本工業(yè)區(qū)大氣飄塵中汞含量的影響因素。研究表明，本工業(yè)區(qū)面臨著嚴(yán)重的汞污染形勢，氣溶膠中汞含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過顆粒汞的自然本底值，也高于國內(nèi)外其他工業(yè)區(qū)的污染水平，并已成為本區(qū)域大氣汞沉降的主要形式之一。氣溶膠汞含量與氣溶膠的質(zhì)量濃度密切相關(guān)，并受到氣象條件的嚴(yán)格制約，冬季污染程度高于夏季。大氣飄塵的汞含量水平集中受到燃煤飛灰的控制，要降低大氣飄塵中顆粒汞的含量，必須降低煤炭的消耗或者采取除汞技術(shù)。（5）通過貴州務(wù)川汞礦區(qū)及背景點(diǎn)的氣溶膠汞污染研究表明，汞礦區(qū)氣溶膠汞污染特1征與城市工業(yè)區(qū)明顯不同。汞礦的冶煉活動(dòng)本身產(chǎn)生的氣溶膠汞污染的地域分布比較有限，但是其排放的氣態(tài)汞會在氣溶膠上產(chǎn)生嚴(yán)重的吸附作用，從而使得礦區(qū)氣溶膠中的汞異常