青藏高原南部大气汞变化的研究
由人类活动和自然过程引起的、对人和物造成危害的大气化学污染现象是当今人们关注环境的焦点话题。被誉为“世界第三极”的青藏高原是世界平均海拔最高的地区，由于本地区人口密度较低，经济发展水平相对落后，生产力水平不高，如果没有受到人类活动的影响，那么该区域可以作为北半球乃至全球的大气环境本底。但是随着我国西部大开发步伐的加快以及青藏铁路的全线贯通，青藏高原地区正面临剧烈的工业化过程，大量含汞农业化肥和农药的使用，以及含汞废气废水的工业化排放也将加剧该地区的汞污染，因此在该地区开展大气环境中汞的研究对青藏高原近期环境的认识具有重要的科学意义，也对正确认识青藏高原大气汞在分布、交换、迁移中的作用具有非常重要的理论意义。
本论文通过2005年与加拿大Ryerson大学合作开展的青藏高原大气汞研究，对青藏高原南部的拉萨和纳木错大气汞进行了连续高分辨率观测。同时，对纳木错念青唐古拉冰川、浪卡子的枪勇冰川和羊八井冰川表层冰雪中总汞做了测定。分别讨论了两个地区大气汞分布频率特征、日夜变化、随月份变化、迁移、转化规律和可能潜在的汞源区，比较了拉萨和纳木错大气汞与南、北两极大气汞和其他介质中汞的含量，以及与多个气象元素之间的关系，并对拉萨地区高空大气气团做了追踪，获得以下主要结论：
1.拉萨大气汞的平均浓度为4.37ng/m3(N=6659)，高于北极地区大气汞含量(1.5-2ng/m3)约三倍。拉萨大气汞存在着明显的日、夜变化规律，但是各个月份之间的变化特征各有不同。按照月份分析，发现5月份大气汞的平均浓度最高，与其他几个月份相比，大气汞含量出现异常，与拉萨城市人类活动有关，主要来自于城市当地不科学的垃圾焚烧和季节性的植被焚烧。根据高空大气气团来源模式追踪分析发现，拉萨地区大气汞来源在一定程度上受到高空大气气团输送的影响，与大气环流带来的印度次大陆高空的汞源有关，说明拉萨地区大气汞也受到了来自较远地区输送的人类活动影响。
2.纳木错地区大气汞浓度为2ng/m3的分布频率在80﹪以上，平均浓度为2.24ng/m3(N=1285)，已高于北极大气汞本底值(1.5-2ng/m3)。在观测期间，8、9月份大气汞的日、夜变化不大，从8至11月份，大气汞含量呈现降低的趋势。纳木错与拉萨相比，纳木错大气汞含量的变化受到人类活动的影响虽然相对较少，但与南、北极比较来看，这里也已经受到了人类活动的干扰。
3.多个气象元素对拉萨和纳木错两地大气汞浓度变化都具有一定的影响。研究发现拉萨和纳木错大气汞与相对湿度和温度皆呈现明显的正相关关系。在纳木错地区大气汞含量与饱和水汽压比值的相关系数最高可以达到0.8。
4.纳木错念青唐古拉冰川、浪卡子的枪勇冰川和羊八井冰川表层冰雪中总汞的平均含量分别为：19.2ng/l、17.6ng/l、16.1ng/l，其中念青唐古拉冰雪中汞含量最高，羊八井最低。尽管收集样品地区的海拔高度变化在5000-6000m之间，但是三个地区冰雪中总汞含量随海拔高度并没有明显的变化。工业革命前，冰芯中总汞浓度的背景值为3ng/l，而近些年由于人为污染的加剧，沉积在冰芯中的总汞含量有所增加。青藏高原南部地区冰雪中总汞含量与南北极相比含量较高，与人类活动的影响密切相关。
5.通过比较拉萨、纳木错与南、北极地区不同介质中汞含量发现，拉萨和纳木错大气环境受到一定程度的汞污染，但与我国其他地区尤其是靠燃煤发电的区域相比，汞污染的情况较轻。另外，通过与南、北极冰雪以及生物体中汞含量的对比发现，青藏高原南部地区的汞环境已经受到了人类活动的干扰。
大气汞;大气环境;汞污染;拉萨;纳木错;青藏高原;大气污染
中国科学院寒区旱区环境与工程研究所
博士
自然地理学
姚檀栋
2006
中文
X51
128
2007-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）