降雨径流过程中汞的来源、运移及转化：基于汞同位素方法

汞（Hg）在水生环境中通过食物链生物累积引起广泛关注。陆地Hg输入、大气沉降和人为废水排放是水生生态系统中Hg的主要来源。在背景地区，降雨径流侵蚀是径流水体中Hg的主要来源，占比超过80%。降雨径流过程将陆地Hg引入水生系统，其中可能发生解吸、吸附、还原、甲基化、去甲基化、微生物转化等过程。径流水体中的Hg受土壤特性、土地利用、植被覆盖、地形以及降雨强度等多因素影响。追踪降雨径流过程中Hg的来源和迁移转化过程，可为理解复杂环境因素下水体Hg污染提供基础。

近期，中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室冯新斌研究员团队李平研究员通过系统监测小流域整个降雨径流过程径流出流中DHg与PHg的浓度和同位素组成，结合MDF（同位素质量分馏）和MIF（同位素非质量分馏），揭示了径流水体（地表水、地下水）中Hg的来源和转化过程。径流水中的溶解态汞（DHg）是以下三个过程的综合结果：陆地来源Hg溶解到水体中；水体DHg被陆地吸附；水体DHg还原。Δ200Hg和校正后的Δ199Hg值可作为识别径流水中Hg来源的可靠示踪剂，δ202Hg的变化可示踪径流Hg的迁移和转化过程。在降雨径流过程中，降雨中的Hg倾向于吸附滞留在陆地土壤表面，而溶解的陆地土壤Hg成为下游径流DHg的主要来源（>58%）。当径流经过稻田时，径流DHg中可观测到微生物Hg(II)还原和甲基汞(MeHg)的去甲基化过程。在水交换率低且表面积大的地表水出口，光化学还原在DHg转化中起了重要作用。径流水体中的颗粒态汞（PHg）具有与表层土壤相似的汞同位素组成，溶解和吸附是其主要的转化过程。地表水和地下水中PHg分别受径流流量和地下水的停留时间控制。‍

图1 降雨径流过程中汞的来源、运移及转化

上述研究成果以“Mercury Sources,Transport,and Transformation in Rainfall-Runoff Processes: Mercury Isotope Approach”为题发表在环境科学领域Nature Index期刊《Water Research》。

本研究受国家自然科学基金(41921004）、中国科学院战略性先导专项（XDB40020403）、中国科学院创新交叉团队（JCTD-2020–20）、中国科学院青年创新促进会(Y2021106）、贵州省2020年科技专项补助（GZ2020SIG）等项目资助。

参考文献：Li,R.,Yan,J.,Wang,C.,Yang,S.,Zhang,L.,Peng,T.,Zhu,W.,Li,P.,Zhang,L.,Feng,X..Mercury sources,transport,and transformation in rainfall-runoff processes: Mercury isotope approach. Water Res.,2024,261,122044.

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135424009448?via%3Dihub=