汞矿化带土壤/大气界面汞交换通量研究

大气在汞的全球生物地球化学循环演化中占有重要的地位，而正确认识大气中汞的来源是准确理解和建立汞的生物地球化学循环模型的关键。大气汞的来源分为人为源和自然源。汞矿化带内土壤汞含量高于背景区几个数量级，是大气汞的重要自然释放源。 论文选取贵州省红枫湖地区作为对照区，滥木厂汞矿区，万山汞矿区和务川汞矿区为研究区，采用目前国际上广泛应用的大气自动测汞仪与动力学通量箱联用技术，对土壤/大气界面汞交换通量特征及机理进行了详细的研究。主要得到以下结论： (1)高汞区大气汞含量与土壤释汞通量高于对照区1 ~ 3个数量级，汞矿化带土壤是区域上重要的大气汞源； (2)土壤与大气界面间的汞交换是双向的，既有土壤汞向大气的释放，也有大气汞向土壤表面的干沉降； (3)在对照区和受人为因素影响较小的地区，土壤释汞通量具有显著的日变化和季节性变化规律，主要表现为白天高于夜间，暖季高于冷季；在人为污染较严重的地区或采样点，土壤与大气界面汞交换无明显变化规律，且表现出强烈的大气汞沉降； (4)影响土壤/大气界面汞交换的因素有土壤总汞含量、光照强度、降雨、土壤湿度、大气汞含量和植被覆盖情况等； (5)利用土壤释汞通量与光照强度之间的线性相关关系，建立了土壤释汞通量和光照强度的比值与土壤汞含量之间的对数相关关系，见下式： Ln (F/S) = (-1.155 ± 0.191) + (0.508 ± 0.036) LnC, r = 0.95, p < 0.0001 其中F为日平均土壤释汞通量，单位为ng m-2 h-1；S为日平均光照强度，单位为W m-2；C为各对应采样点土壤总汞含量，单位为mg kg-1。 滥木厂汞矿区土壤年平均释汞通量约为476 ng m-2 h-1 (326 ~ 694 ng m-2 h-1)；贵阳市土壤年平均释汞通量为15 ng m-2 h-1 (13 ~ 17 ng m-2 h-1)，高于模型预测值(1.1 ng m-2 h-1)1 ~ 2个数量级，这表明前期研究可能低估了汞矿化带土壤向大气的排汞通量。