青藏高原典型海洋性冰川不同环境介质中汞的分布特征及影响因素

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汞作为全球性有毒污染物已经被国内外学者所广泛关注,2017年《水俣公约》的正式生效,旨在减少含汞产品的使用和人为源汞的排放。目前作为世界上汞生产、使用和排放量最大的国家,我国面临着汞减排和汞履约的双重压力。因此,探明汞的分布、来源、污染控制等问题对于我国的生态环境安全具有重要的理论和现实意义。青藏高原水生生态系统的环境安全关乎着下游数以百万计人民的饮水及生命财产安全。全球变暖致使冰川融化加速,改变了青藏高原及其周边地区和国家的水资源储库和径流量,释放出原文固封在冰川中的有毒污染物能够通过径流水,大气排放等方式进入下游水生生态系统。该过程能够对青藏高原及其周边地区造成了潜在的生态风险、破坏了生态系统的稳定性。目前对于青藏高原汞循环的研究主要包括大气的汞的传输过程、冰川径流汞浓度的分布及传输过程对汞分布的影响。冰川退缩区,森林生态系统等被认为是重要的大气汞汇,然而对于冰川融水到下游湖泊不同环境介质的贡献以及传输影响等仍缺乏整体的认识。本文主要以典型海洋性冰川贡嘎山、明永冰川和米堆冰川为主要的研究对象,对降雨、径流、地下水、雪、冰中汞的浓度分布特征及影响因素进行系统的探究,以期为今后研究各个环境介质间的联系和贡献提供基础数据和有力的证据。在贡嘎山冰川退缩区,以不同退缩时间森林为主设置了2005、1990、1980、1970、1958、和1890年退缩区共6个采样点。在2020年5-10月份期间共采集了108个空旷地降水及穿透雨样品,对样品中的Hg浓度和DOC(溶解有机碳)浓度进行分析发现,随着退缩时间的增长Hg浓度逐渐增大,其中1890年样地的浓度值达到最大,是其他区域的3-6倍。而月变化规律显示为Hg浓度在6、7月份达到最大后逐渐降低,直至9月,10月份随着冬季燃煤等活动的发生Hg浓度再次升高。说明,降水中汞浓度受到大气汞浓度及森林冠层的共同作用。降雨中Hg的湿沉降通量主要受到降雨量及THg浓度的控制,随着降雨量的增大而增大。在贡嘎山冰川径流区域设置了4个径流水采样点,分别于2018年6-11和2020年5-10月进了两次为期6个月的采样,结果发现径流水中的Hg浓度随着时间的推移表现出逐渐递减的趋势,5、6月份较高的Hg浓度主要是由于11-4月份期间冰封断流导致大气汞在雪冰上积累富集。而对比-2018-2020年的样品,并没有发生显著性升高或者降低。此外,研究还发现Hg的径流输出通量主要受到径流量以及流域面积的控制。对贡嘎山冰川森林区域的地下水以及地下水出水口分别设置两个采样点。结果对比发现,森林区域地下水中的Hg浓度显著高于地下水出水口(P=0.01 T-Test),造成这一结果的主要原因是由于森林地表凋落物沉降到土壤表层过程后降解过程产生大量的汞,向下迁移的过程中汇入到地下水中,且出水口Hg浓度受到水利停留时间及沉淀过滤作用影响显著。于2018年12月分别在三个海洋性冰川,即贡嘎山冰川、明永冰川、米堆冰川,对雪-冰-径流水样品进行采集。结果表明,在不同环境介质中表现出的THg浓度大小为:雪>冰>径流水。对样品中的微量重金属分析发现,影响冰川区汞浓度分布的主要因素为:(1)主要受到大气颗粒物沉降的控制;(2)来自于人为源排放的影响,即越靠近人为源排放污染区域THg浓度值越高。
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