北京市土壤Hg污染的区域生态地球化学评价

摘要：

城市土壤Hg异常/污染是中国普遍存在的重大生态环境问题.文章对北京市近1 000 km2范围内的地表土壤、壤中气、大气干湿沉降、大气颗粒物、大气中的Hg含量水平和空间分布模式进行了系统研究,查明北京地表土壤Hg平均含量为0.41 mg/kg,大气干湿沉降物中的Hg平均含量为0.194 mg/kg,壤中气Hg的平均含量为559.65 ng/m3,大气颗粒物PM10和PM2.5中的Hg含量分别为0.59和0.67 ng/m3,大气中的Hg平均含量为3.13 ng/m3.北京市自2000年起实现了由燃煤转变为燃气的减排措施,导致干湿沉降物中的Hg沉降通量显著减少,2006年大气干湿沉降物中Hg的沉降通量1.837 mg·m-2·a-1,北京市城区(近1 000 km2)Hg全年沉降为1 837 kg,空气中总Hg浓度由1998年的8.3～24.7 ng/m3下降到2006年的3.13 ng/m3,大气颗粒物中Hg含量由2003年的1.18 ng/m3下降到2006年的0.59 ng/m3(PM10)和0.67 ng/m3(PM2.5),表明北京市煤改气减排措施的实施显著改善了大气环境质量.通过对土壤中Hg的存在形式研究,发现土壤中有硫化物(辰砂)及各种Hg盐(HgCl2)的含Hg矿物,Hg也可以各种吸附方式或壤中气方式存在.研究证实北京壤中气Hg与大气Hg存在显著的相关性(n=131,R=0.267,p<0.01),表明壤中气Hg是大气Hg的重要来源之一.利用2005年地表土壤总Hg与Hg释放速率的线性方程估算,土壤Hg平均释放速率为102.42 ng·m-2·h-1,2005年土壤释放进大气的Hg通量为936.70 kg.在查明土壤中存在大量辰砂矿物的同时,还分布有大量具有高温熔融特征的金属微球粒和玻璃质微球粒,证明燃煤和冶金烟尘是地表土壤Hg的主要来源.土壤中Hg、S、pH和辰砂颗粒浓度在空间上的高度耦合性表明,碱性条件下,土壤中高含量的S和Hg是辰砂形成的重要原因.按国家土壤环境质量标准,北京市I级土壤Hg环境质量的面积为176 km2, II级为808 km2,III级为24 km2,超III为36 km2.III级、超III级主要分布在二环路以内的中心城区.城南(长安街为界)大气Hg环境质量明显优于城北,在北四、北五环之间的部分地区,大气颗粒Hg的环境质量为III级或超III级.在地表土壤Hg含量较高的中心城区,居民每天因呼吸摄入的Hg高达364 ng,对人体健康构成潜在风险.根据我国"十一五"规划中每年实现10%节能减排的目标,对北京市未来50年土壤Hg含量的时空演变趋势预测,预测2050年北京因干湿沉降带来的Hg输入量为16.03 kg,地表土壤释放Hg的输出量为37.36 kg,明显大于Hg的输入通量,土壤Hg的环境质量将得到根本改善.预测到2040年III级土壤Hg环境质量的区域将完全消失,到2060年以I级土壤为主.

关键词：城市土壤Hg异常、成因来源、输入输出通量、北京

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分类号：X53(土壤污染及其防治)

资助基金：国家重点基础研究发展计划"973"项目G1999045707;国土资源大调查项目200420130002,200414200011

在线出版日期：2008-11-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共20页

页码：126-145