桂林市區(qū)大氣汞的分布特征①

嚴(yán)春梅，梁 英，黃 力，莫德清，高 清，余 俊

（1.桂林電子科技大學(xué) 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541004；2.桂林電子科技大學(xué) 法學(xué)院，廣西 桂林 541004）

汞是環(huán)境中毒性最強(qiáng)的重金屬元素之一，極易揮發(fā)，可在全球范圍內(nèi)遷移轉(zhuǎn)化，是科學(xué)界的研究熱點(diǎn)［1］。大氣汞的主要形態(tài)為氣態(tài)單質(zhì)汞、活性氣汞和顆粒態(tài)汞［2］，它是汞的生物地球化學(xué)循環(huán)的一部分，與人們的生活和健康息息相關(guān)。桂林市是世界著名的風(fēng)景游覽城市和歷史文化名城，享有“山水甲天下”之美譽(yù)，但有關(guān)桂林市大氣汞的研究鮮有報(bào)道。為此，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定桂林各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)大氣汞的濃度，考察桂林市大氣汞的空間分布；同時(shí)以典型采樣點(diǎn)為對(duì)象，研究大氣汞的日變化趨勢(shì)及季節(jié)特征，據(jù)此解析桂林市區(qū)大氣汞污染的主要來(lái)源，為桂林市環(huán)境保護(hù)和治理提供參考依據(jù)，同時(shí)為汞的生物地球化學(xué)循環(huán)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 研究區(qū)域及采樣站點(diǎn)

桂林市地處廣西壯族自治區(qū)東北部，地理坐標(biāo)為北緯25°27.53′，東經(jīng)110°28.10′，平均海拔150m，屬于典型的巖溶地貌。桂林市主要以微電子、橡膠、醫(yī)藥為支柱產(chǎn)業(yè)［3］，是全國(guó)重點(diǎn)旅游城市，市區(qū)人口為60萬(wàn)左右。根據(jù)大氣監(jiān)測(cè)布點(diǎn)原則，參照桂林市環(huán)境監(jiān)測(cè)站大氣監(jiān)測(cè)布點(diǎn)位置，從北至南設(shè)置如圖1所示的4個(gè)采樣點(diǎn)，即甲天下廣場(chǎng)、中心廣場(chǎng)、第八中學(xué)、桂林電子科技大學(xué)花江校區(qū)（以下簡(jiǎn)稱桂電花江校區(qū)）。其中：甲天下廣場(chǎng)緊靠桂林市高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)；中心廣場(chǎng)為市中心位置，是居民區(qū)和商業(yè)區(qū)混雜區(qū)，人口密度大；第八中學(xué)位于工業(yè)比較密集的南部區(qū)域；桂電花江校區(qū)遠(yuǎn)離市區(qū)，設(shè)為對(duì)照點(diǎn)。

圖1 采樣點(diǎn)分布Fig.1 Sampling stations

1.2 樣品采集及測(cè)定

樣品的采集與測(cè)定參照文獻(xiàn)［4］中大氣總汞的測(cè)定方法，采用金柱富集法采樣大氣中汞，之后將金柱在500℃以上高溫進(jìn)行熱解析，捕集的氣態(tài)汞以汞蒸氣的形式進(jìn)行原子熒光法測(cè)定，采樣流速為0.50 L／min，采集的大氣體積為15～30L。采樣的同時(shí)記錄采樣日期、時(shí)間、氣溫和天氣情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 桂林市市區(qū)大氣汞的空間分布

各采樣點(diǎn)大氣汞的濃度測(cè)定結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，2013年5月23日（代表夏季）各采樣點(diǎn)大氣汞濃度為7.80～11.18ng／m3，明顯高于2013年4月16日（代表春季）的濃度3.42～5.50ng／m3；同一采樣時(shí)間，各采樣點(diǎn)大氣汞的濃度無(wú)明顯差異，說(shuō)明桂林市人口密集區(qū)、商業(yè)繁榮區(qū)和工業(yè)區(qū)大氣汞濃度與對(duì)照點(diǎn)的大氣汞濃度無(wú)明顯差異。近年報(bào)道：北京大氣汞濃度為6.20～16.70ng／m3［5］，重慶為8.50ng／m3［5］，長(zhǎng) 春 為18.40ng／m3［5］，廣 州 為5.40 ng／m3［5］，貴陽(yáng)為9.72±10.20ng／m3［6］，廈門為11.04ng／m3［7］，南京主城區(qū)為0.40～98.20ng／m3［8］，我國(guó)臺(tái)灣中部為6.14±3.91ng／m3［9］，美國(guó)密西西比為1.54±0.32ng／m3［10］。桂林市大氣汞的春季平均濃度為4.76±0.94ng／m3，夏季平均濃度為9.40±1.41ng／m3，明顯高于美國(guó)的密西西比，與中國(guó)其他城市（除南京、長(zhǎng)春外）處于同一水平。盡管各個(gè)城市工業(yè)布局、經(jīng)濟(jì)水平各有差異，但大氣汞濃度處于同一水平，進(jìn)一步說(shuō)明大氣汞的大氣遷移性很強(qiáng)。

圖2 各采樣點(diǎn)的大氣汞濃度Fig.2 The concentration of atmospheric mercury in the different sampling stations

2.2 大氣汞濃度的日變化規(guī)律

為了研究桂林市大氣汞的日變化規(guī)律，選擇桂電花江校區(qū)為研究對(duì)象，在不同天氣情況下，如晴天、多云間陰天和雨天，測(cè)定一天中不同時(shí)間段的大氣汞濃度，結(jié)果如圖3所示。從圖3可看出，晴天大氣汞的濃度為0.28～9.24ng／m3，日平均濃度為4.58ng／m3；多云間陰天大氣汞濃度為1.03～4.17ng／m3，日平均濃度為2.50ng／m3；雨天大氣汞濃度為1.85～5.30 ng／m3，日平均濃度為3.31ng／m3。不同天氣狀況下，日平均濃度稍有差異，但一天中變化趨勢(shì)基本相似，即大氣汞的濃度在早晨最低，然后逐漸上升，于中午或午后達(dá)到最高點(diǎn)，之后又呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì)。

2.3 不同天氣大氣汞濃度

從2013年4月18日至5月23日在桂電花江校區(qū)定點(diǎn)進(jìn)行采樣，分析不同天氣大氣汞濃度的變化情況，采樣時(shí)間均為中午12：00至14：00，數(shù)據(jù)如表1所示。從表1可看出，大氣汞的濃度范圍為4.36～12.62 ng／m3，平均值為7.47ng／m3。為了進(jìn)一步探討大氣汞濃度的變化規(guī)律和來(lái)源，將表1中的數(shù)據(jù)按天氣情況進(jìn)行分類，晴天的汞濃度平均值為10.14±2.10 ng／m3，多云間陰天的汞濃度平均值為5.62±0.82ng／m3，雨天的汞濃度平均值為7.71±0.96ng／m3。因此，大氣汞濃度晴天為最高，雨天次之，多云間陰天最低。

圖3 花紅校區(qū)大氣汞濃度的日變化曲線Fig.3 The daily variation curve of atmospheric mercury in Huajiang Campus

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)金柱捕集－原子熒光方法對(duì)桂林市區(qū)大氣汞濃度進(jìn)行了采樣測(cè)定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：

1）桂林市區(qū)大氣汞的空間分布無(wú)顯著特征，各個(gè)采樣點(diǎn)的大氣汞濃度處于同一水平，沒(méi)有特別突出的高濃度點(diǎn)。根據(jù)季節(jié)的不同，各個(gè)采樣點(diǎn)的大氣汞濃度夏季明顯高于春季。

2）大氣汞的濃度晴天時(shí)最高，雨天次之，多云間陰天最低。而在不同的天氣情況下，大氣汞的濃度有相同的趨勢(shì)：早晨偏低，然后呈逐漸上升的趨勢(shì)，于中午或午后達(dá)到一天中最高點(diǎn)，之后又呈緩慢下降趨勢(shì)。影響大氣汞濃度的主要因素為天氣狀況。

表1 桂電花江校區(qū)的大氣汞濃度Tab.1 The atmospheric mercury concentration in Huajian campus

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