本文關(guān)鍵詞：我國南方典型森林生態(tài)系統(tǒng)汞的輸入輸出與遷移

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【摘要】：汞是一種全球傳輸性的痕量重金屬污染物,具有高毒性和生物富集性。森林是陸地最大的生態(tài)系統(tǒng),其在汞的全球循環(huán)中具有重要地位。我國是世界上人為源汞排放最大的國家,了解我國森林在全球汞循環(huán)中的作用以及對我國汞污染現(xiàn)狀的反應(yīng),對正確評估自然源對大氣汞的貢獻(xiàn),以及我國人為源汞排放對全球汞污染的影響,具有十分重要的意義。本研究旨在定量描述我國南方森林生態(tài)系統(tǒng)汞的輸入輸出與遷移,分析影響汞遷移轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵因素。利用動態(tài)通量箱法對千煙洲森林生態(tài)站的馬尾松針葉和土壤分別與大氣之間的汞交換通量進(jìn)行了四個季節(jié)的野外觀測,并結(jié)合現(xiàn)場控制實(shí)驗與實(shí)驗室控制實(shí)驗,對兩類汞交換過程及機(jī)理進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,馬尾松針葉是大氣汞的排放源,凈排放量為10.9μg·m-2·yr-1。土壤水中的汞能進(jìn)入樹木體內(nèi),并通過蒸騰作用到達(dá)葉面,進(jìn)而被光致還原再釋放進(jìn)入大氣。蒸騰作用向針葉傳輸?shù)墓繛?9.9μg·m-2·yr-1,約占大氣汞總沉降量的44%。大氣沉降到針葉表面的汞有四分之一會在葉表被直接還原返還回大氣。土壤全年共向大氣排放汞18.6μg·m-2·yr-1,夏季排放高而冬季低。森林土壤中汞的吸脫附是影響土壤與空氣汞交換的最主要過程,溫度和汞濃度梯度是影響汞交換的關(guān)鍵因素。新沉降的汞(Hg2+和Hg0)大多能被快速穩(wěn)定地保留在土壤中,但沉降的汞也會緩慢地還原釋放。利用微氣象學(xué)方法對千煙洲生態(tài)站和會同生態(tài)站森林林冠上方的汞通量進(jìn)行了一年以上的連續(xù)觀測,并對兩個生態(tài)站的大氣汞沉降和土壤水汞輸出進(jìn)行了長期動態(tài)調(diào)查。結(jié)果表明,千煙洲站和會同站林冠上方汞通量的全年均值分別為40.2μg·m-2·yr-1和17.9μg·m-2·yr-1。高溫及較低的空氣汞濃度導(dǎo)致夏季兩個生態(tài)站的汞排放量達(dá)到最高。冬季的低溫以及春季植物生長對汞的吸收使得這兩個季節(jié)汞排放量較低。同時考慮到大氣汞沉降的輸入,千煙洲站森林全年總體上接近于汞平衡,全年汞通量為-0.92μg·m-2·yr-1;會同站森林全年總體上表現(xiàn)為汞匯,全年汞通量為-7.88μg·m-2·yr-1。會同地區(qū)雖然土壤汞含量較高,但受附近萬山汞礦區(qū)較高自然源排放的影響,較高的空氣汞濃度抑制了森林的汞排放,加強(qiáng)了森林的汞匯作用。千煙洲站和會同站森林向大氣排放零價汞為森林主要的汞輸出方式,分別占大氣汞沉降的89%和47%。而兩個生態(tài)站森林隨地表水流出的汞通量僅約占大氣總沉降的8%�？傮w而言,我國南方森林對水體汞的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)小于對大氣汞的貢獻(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：汞 自然源 亞熱帶森林 葉面-空氣交換 土壤-空氣交換
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S718.55
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 引言9-20
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-18
• 1.2.1 土壤/空氣界面汞交換11-13
• 1.2.2 葉面/空氣界面汞交換13-15
• 1.2.3 森林林冠上方氣態(tài)單質(zhì)汞通量15-18
• 1.3 研究目的與意義18
• 1.4 研究內(nèi)容和技術(shù)路線18-20
• 第2章 葉面/空氣界面的汞交換過程20-38
• 2.1 實(shí)驗方法20-25
• 2.1.1 觀測區(qū)概況20-21
• 2.1.2 動態(tài)通量箱系統(tǒng)與葉面/空氣汞交換監(jiān)測21-22
• 2.1.3 針葉和凋落物樣品的采集與汞含量分析以及針葉葉面積測量22-24
• 2.1.4 控制實(shí)驗24
• 2.1.5 質(zhì)量保證與質(zhì)量控制24-25
• 2.2 葉面/空氣界面汞交換特征與影響因素25-31
• 2.2.1 空氣中的汞濃度與環(huán)境因子25-26
• 2.2.2 當(dāng)年生葉片與空氣之間的季節(jié)汞交換特征26-27
• 2.2.3 往年生葉片與大氣之間的季節(jié)汞交換特征27-28
• 2.2.4 葉面/空氣汞交換的影響因素28-31
• 2.3 現(xiàn)場控制實(shí)驗與針葉汞釋放來源分析31-32
• 2.4 針葉汞交換通量與質(zhì)量平衡32-36
• 2.5 小結(jié)36-38
• 第3章 土壤/空氣界面的汞交換過程38-60
• 3.1 實(shí)驗方法38-43
• 3.1.1 土壤/空氣汞交換的現(xiàn)場監(jiān)測38-40
• 3.1.2 土壤樣品的采集與土壤汞含量的測量40
• 3.1.3 土壤/空氣汞交換的實(shí)驗室控制實(shí)驗40-42
• 3.1.4 質(zhì)量保證與質(zhì)量控制42-43
• 3.2 土壤/空氣界面汞交換的野外觀測43-53
• 3.2.1 土壤汞濃度以及野外觀測期間空氣汞濃度與環(huán)境因子43-44
• 3.2.2 土壤與大氣之間的季節(jié)汞交換特征和通量44-46
• 3.2.3 空氣汞濃度對土壤/空氣汞交換的影響46-49
• 3.2.4 環(huán)境因素及汞沉降增加對土壤汞釋放的影響49-53
• 3.3 土壤/空氣界面汞交換的實(shí)驗室控制實(shí)驗53-58
• 3.3.1 光照輻射與溫度對土壤汞釋放的影響53-55
• 3.3.2 土壤各層對汞沉降（Hg~(2+)與Hg~0）的作用55-58
• 3.4 小結(jié)58-60
• 第4章 森林林冠上方氣態(tài)元素汞通量監(jiān)測60-91
• 4.1 實(shí)驗方法60-65
• 4.1.1 觀測區(qū)概況60-61
• 4.1.2 林冠上方空氣汞濃度垂直梯度觀測61-62
• 4.1.3 林冠上方溫度與風(fēng)速垂直梯度以及其他氣象因素的觀測62-63
• 4.1.4 林冠上方氣態(tài)元素汞通量計算方法63-64
• 4.1.5 質(zhì)量保證與質(zhì)量控制64-65
• 4.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)的篩選與覆蓋率65-66
• 4.3 森林林冠上方氣態(tài)元素汞通量的月變化與季節(jié)變化66-69
• 4.4 森林林冠上方氣態(tài)元素汞通量日變化特征69-77
• 4.4.1 千煙洲站69-74
• 4.4.2 會同站74-77
• 4.5 森林林冠上方氣態(tài)元素汞通量的晝夜變化77-85
• 4.5.1 千煙洲站77-81
• 4.5.2 會同站81-85
• 4.6 森林林冠上方各季節(jié)氣態(tài)元素汞通量小時均值變化85-88
• 4.6.1 千煙洲站85-87
• 4.6.2 會同站87-88
• 4.7 森林林冠上方氣態(tài)元素汞通量的影響因素88-90
• 4.8 小結(jié)90-91
• 第5章 森林中汞輸入輸出與遷移的質(zhì)量平衡91-109
• 5.1 實(shí)驗方法91-93
• 5.1.1 采樣區(qū)的設(shè)置與樣品的采集91-92
• 5.1.2 樣品分析92
• 5.1.3 質(zhì)量保證與質(zhì)量控制92-93
• 5.2 降水、穿透水、土壤水、地表水與地下水中的汞含量93-96
• 5.2.1 千煙洲站93-95
• 5.2.2 會同站95-96
• 5.3 枯落物和植物葉片中的汞濃度96-100
• 5.3.1 千煙洲站96-98
• 5.3.2 會同站98-100
• 5.4 森林各季節(jié)的汞質(zhì)量平衡100-104
• 5.4.1 千煙洲站100-104
• 5.4.2 會同站104
• 5.5 森林全年的汞質(zhì)量平衡104-107
• 5.5.1 千煙洲站104-106
• 5.5.2 會同站106-107
• 5.6 小結(jié)107-109
• 第6章 結(jié)論和建議109-111
• 6.1 結(jié)論109-110
• 6.2 建議110-111
• 參考文獻(xiàn)111-121
• 致謝121-122
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果122-123

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 劉德紹,青長樂,楊水平;近地面大氣汞的垂直分布[J];西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;2001年01期

2 蘇靜;程金平;葉笑風(fēng);袁濤;王文華;米黎軍;;汞在蘭州市多介質(zhì)環(huán)境中的分布特征及成因初探[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報;2007年01期

3 滿洪U，

本文編號：913989