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汞的特殊性质(如长距离输送、迁移转化和强富集性等)使得它成为一种全球性的污染物。大气中汞的物理化学特性和迁移转化过程决定了它们在大气中的存留时间和对环境的效应。大气中的汞按操作上的定义可分为三种形态:气态元素汞(GEM)、活性气态汞(RGM)和颗粒态汞(HgP),大气汞可以通过光致氧化还原等方式从一种形态转化为另外一种形态。由于GEM具有较高的挥发性、较低的水溶性和较低的化学特性,所以它在大气中可以长时间(0.3-1年)存留;尽管RGM和HgP占大气总汞(TAM)的比例还不到5%,但它们在大气汞干湿沉降方面发挥着非常重要的作用,而干湿沉降是大气汞进入海洋的重要方式。东亚地区是全球人为汞排放量最大的地区,中国是世界上人为汞排放量最大的国家,由于工业经济的发展,其汞的排放量还在逐年增加。高的人为汞排放量可能会导致我国及周边地区较高的大气汞浓度和干湿沉降通量。然而目前对我国近海大气汞的时空分布及海-气交换的研究还非常有限。 本研究通过结合海岸站点(长岛气象站)的长期观测和依托科考船对我国近海(黄渤海、东海和南海)的随航观测,系统地研究了我国近海及长岛地区的大气汞及其海-气交换。我们分别于2013年的夏季和秋季对东海进行了两次科学考察,于2014年的春季和秋季对黄渤海进行了两次科学考察,又于2015年的秋季对南海进行了一次科学考察。本研究的目的是揭示我国近海不同形态大气汞的时空分布,探讨大气汞与气象参数之间的关系,估算我国近海汞的海-气交换通量和大气汞的于湿沉降通量,最后估算我国近海及长岛地区汞的收支。我国近海的观测结果表明,南海GEM的浓度(1.52±0.32 ng m-3)和一些开阔大洋海域的浓度相当,黄海和东海的浓度稍高于南海的浓度,而渤海的浓度(2.51-3.64 ng m-3)明显高于黄海、东海和南海,说明渤海在一定程度上受到了人为污染的影响。长岛地区GEM的浓度表现出明显的季节变化特征:冬、春、夏、秋四个季节GEM的浓度依次降低,分别为3.11±1.89,2.40±1.33,2.31±1.01和1.96±1.02 ng m-3,说明长岛地区GEM的浓度和渤海海域的浓度相当,但高于黄海、东海和南海海域的浓度。 黄渤海和南海的观测结果显示,黄渤海RGM的浓度相差不大,南海海域 RGM的浓度明显高于黄渤海,这可能是由于南海较高的光照和气温有利于RGM的产生。长岛地区RGM的浓度表现出明显的季节变化特征:夏季>春秋季>冬季,而细颗粒态汞(HgP2.5)的季节变化特征与RGM相反。相关性分析结果表明,RGM与光照和气温呈显著正相关关系,而与湿度呈显著负相关关系。此外,研究期间RGM的浓度都表现为白天明显高于夜间,说明光照对RGM的产生有促进作用。渤海HgP2.5的浓度高于其它海域,HgP2.5的浓度在黄海和南海都表现为近岸高于远海。我们还分析了不同粒径范围内(<0.4-10μm,九级)颗粒态汞的浓度,结果表明,总颗粒态汞(用HgP10表示)的浓度以及细颗粒态汞(HgP2.1)与HgP10的比例(即HgP2.1/HgP10)都表现为近岸高于远海,说明近岸受人为影响明显;长岛地区HgP10的浓度高于我国近海,并且HgP10的浓度和HgP2.1/HgP10的值都表现出明显的季节变化特征。 不管在我国近海还是长岛地区,RGM的干沉降通量都远高于HgP的干沉降通量,RGM的干沉降通量占TAM干沉降通量的比例在85%以上。粗颗粒态汞(HgP2.1-10)在HgP10的干沉降方面发挥决定作用。长岛观测站HgP10和RGM的干沉降通量都高于我国近海,并且长岛HgP10的干沉降通量表现出明显的季节变化特征:冬季>春季>夏季>秋季,而RGM干沉降通量的季节变化特征与HgP10相反。我国近海大气RGM和HgP10的干沉降通量分别为5.68和0.69μgm-2yr-1,长岛大气RGM和HgP10的干沉降量通量分别为11.0和1.74μg m-2yr-1。长岛大气汞的湿沉降通量为1.80μg m-2yr-1。 根据表层海水中溶解性气态汞(DGM)和近海面大气中GEM的浓度,我们利用气液交换模型估算了我国近海汞(主要为Hg0)的海-气交换通量。结果表明,Hg0的海-气交换通量在空间上变化不大。长岛近岸海水中DGM的浓度和Hg0的海-气交换通量都表现出明显的季节变化特征:夏季>秋季>春季>冬季。东海海域Hg0的年排放量为27.6吨,大约占全球海洋年均汞排放量的比例为0.98%,但是东海的面积占全球海洋面积的比例0.21%。我们在黄渤海和南海也发现了相似的趋势,即各海域汞排放通量与全球海洋汞排放通量的比例高于各海域面积与全球海洋面积的比例,表明我国近海是大气汞的重要再排放源。