光照下近海表层海水中溶解气态汞产生的主要制约因素研究

The dissolved gaseous mercury(DGM) produced in sea water is the important source of emitted to the atmosphere. The content of DGM impacts the exchange flux on the sea-air. The maximum mercury was used and discharged in China, and paid attention in the world. The offshore accommodate mercury discharged through land, deposited by atmosphere. Hg(II) in seawater could be reduced to Hg0 by photochemical and microbial reaction, which attribute to the emission of mercury from the sea to the air. Because of little researches on the determination and influence factors, the flux of mercury between the sea and air is not clear. High suspended particles, eutrophication levels, and microbe activity cause the difference between the offshore and the ocean with little pollution. The mercury species in seawater will be determinate in Yellow Sea and Bohai Sea. Different seawater sampled in offshore, coastal, shelve, and estuary will be used to culture on the boat to research the diurnal characteristics. Different content of SS, Chl-a, microbe and DOC will be used in simulation experiment, by the method of filter, autoclave and spike. The Hg0 produce in seawater was determined continuously under solar radiation and dark. The mercury species and other environment parameters will be determined to analyze the mechanism of reaction. The rate constant will be estimate by the fitted accumulation curve. On the boat, the 24h calibration experiment will be carried to get the net production of Hg0 and verify the production model of Hg0 in the offshore seawater. The research will be helpful to estimate the mercury change flux in the sea-air in offshore and and improve the accuracy of global mercury model.

海水中溶解气态汞(DGM)的产生是海洋向大气释放的一个重要来源，并决定着海-气汞的交换。中国是全球汞使用和排放大国，导致近海明显受到汞的污染，由于近海Hg0的测定和制约因素的研究较少，使黄渤海等近海海域海-气汞的交换通量并不清楚。较高的汞含量、悬浮物、富营养化程度、微生物含量使近海DGM的产生区别于污染较少的大洋等海域。本研究测定黄渤海海水汞的形态，采集近岸、近海、河口等代表性海域的海水进行现场培养，通过过滤、灭菌等方式控制海水中悬浮物、Chl-a、细菌含量等，室内模拟光照、黑暗条件下连续测定海水中Hg0的含量，结合海水中汞的形态变化以及SS、DOC、Ch-a、细菌总数含量结果，研究影响表层海水中DGM产生的机制，计算不同参数条件下的反应速度，建立反应模型，并通过实测和现场培养结果验证，并揭示其产生规律。为中国近海海-气汞的交换的模拟计算提供科学依据，提高全球汞模拟的准确度。

海洋在汞的全球循环中起着重要的作用。中国近海受人类的影响，每年通过径流、大气沉降接纳了大量的汞。近海物理化学过程复杂，使得汞在近海的行为不同于大洋。通过对不同季节黄渤海海水汞的形态（溶解元素态汞（DGM）、活性汞）、气态元素汞观测（GEM）、海气交换通量和海水DGM产生模拟研究，揭示海水中DGM的产生机制和控制因素，表明近海在汞的区域循环中的重要作用。.春夏秋冬海水中DGM的平均值分别为8.9±8.8pg/L，49.3±19.0、74.4±28pg/L、22.6±16pg/L，除了夏季外，表层DGM浓度南黄海>北黄海>渤海，DGM的空间分布与RHg一致。海水中 DGM与RHg、水温呈显著正相关，DGM与RHg均受太阳辐射和水温的控制，春季雾天、夏季多雨不利于二者的产生。底层海水DGM主要受DO、水温的影响，主要通过底层海水和沉积物微生物的厌氧反应产生DGM。河流带来大量的悬浮颗粒物或有机无机胶体使河口浊度较大，不利于汞的光还原。海水中DGM的来源和分布与水中营养盐不同。大气GEM是春、夏季大于秋、冬季, 自然释放的影响较大，冬季风对大陆汞向近海的输送起中要作用。.紫外光UVA、UVB强度是影响DGM产生的主要因素，其反应符合一级动力学方程（[DGM]= [DGM]0+[RHg]0（1-e-kt）），UVA辐照时，近岸海水DGM累积产生速率为0.055~0.209h-1，UVB辐照时为0.027~0.125 h-1。海水中的有机物质（藻类分泌物、腐殖酸等）为其反应提供了电子供体。.南黄海春、夏、秋、冬四个季节汞的海气交换通量的平均值分别为1.7 ng/(m2•h)，10.7 ng/(m2•h)，7.0 ng/(m2•h)，2.0 ng/(m2•h)，黄渤海夏秋明显高于冬春季节，除了渤海外，其它海域均表现为释放，仅有渤海在冬季平均为吸收。夏秋较高的释放通量与夏秋季节较高的海水DGM浓度一致，海水中的DGM为过饱和状态，利于海水汞的释放。东海、黄海和渤海累计汞的释放量约50t，与中国77条主要河流的入海汞的量相当，通过径流、排污口以及大气干湿沉降进入到中国近海的汞部分释放到大气中，参与到区域汞的大气循环。黄渤海是汞释放通量较高的区域，反映了东亚区域对近海汞的输入的影响。.