汞同位素地球化學(xué)研究獲進(jìn)展

　　近年來，隨著新一代多接受杯電感耦合等離子質(zhì)譜儀(MC-ICP-MS)的開發(fā)應(yīng)用和新提純技術(shù)的進(jìn)步，汞同位素地球化學(xué)研究成為國(guó)際地球科學(xué)領(lǐng)域一個(gè)重要研究方向。鑒于此，中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所研究員馮新斌團(tuán)隊(duì)于2009年在國(guó)內(nèi)率先建立汞同位素高精度測(cè)試方法，并成功對(duì)自然界不同生態(tài)系統(tǒng)汞的污染源和生物地球化學(xué)過程進(jìn)行了大量示蹤研究。近期，課題組又在如下兩個(gè)方面取得了新認(rèn)識(shí)：

　　(1)確立了我國(guó)鉛鋅冶煉的汞同位素“指紋”特征，初步發(fā)現(xiàn)了硫化物礦床中的汞同位素非質(zhì)量（Mass independent fractionation, MIF）分餾特征。汞是鉛鋅礦的重要伴生元素。中國(guó)是世界上最大鋅生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，其鉛鋅產(chǎn)量以年均10%的速率增加。鉛鋅冶煉已成為我國(guó)乃至世界最大的人為排汞源，因此研究鉛鋅礦的汞同位素組成對(duì)示蹤鉛鋅冶煉的汞排放具有重要科學(xué)意義。馮新斌課題組經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，鉛鋅礦汞同位素組成與燃煤等其他汞排放源存在顯著差異。尤為重要的是，某些鉛鋅礦還伴隨著明顯的MIF特征。汞是目前為止唯一存在顯著MIF的金屬元素。鑒于汞MIF主要由于自然界水相二價(jià)汞的光致還原導(dǎo)致，該研究報(bào)道的MIF可能反映鉛鋅礦中的汞曾經(jīng)經(jīng)歷了地表的光致還原過程（如地層中的汞）。該研究進(jìn)而揭示了汞同位素地球化學(xué)在硫化物礦床源示蹤的巨大潛力。 

　　(2)重建了青藏高原工業(yè)革命以來的汞同位素記錄，揭示全球變化對(duì)青藏高原汞生物地球化學(xué)循環(huán)的影響。作為一種跨國(guó)界、長(zhǎng)距離傳輸?shù)膿]發(fā)性污染物，汞可隨全球大氣環(huán)流遷移并沉降到偏遠(yuǎn)地區(qū)。自工業(yè)革命以來，全球大氣汞排放和沉降通量增加了約3-5倍。偏遠(yuǎn)湖泊沉積物是構(gòu)建全球大氣汞沉降歷史的重要媒介。馮新斌課題組對(duì)青藏高原兩個(gè)最大湖泊（青海湖、納木錯(cuò)湖）的沉積物汞同位素變化進(jìn)行了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)自工業(yè)革命以來青藏高原湖泊沉積物的δ202Hg正逐漸變大，這指示青藏高原受人為活動(dòng)的影響正在加劇。研究還發(fā)現(xiàn)，青藏湖泊沉積物中汞的MIF自上世紀(jì)五六十年代逐漸增大，這明顯有別于低海拔地區(qū)湖泊汞MIF在降低這一普遍規(guī)律。鑒于此，該研究首次提出由于青藏高原氣候變暖（是全球變暖速度的兩倍）、大氣降水增加、冰川溶解、湖泊結(jié)冰時(shí)間變短等因素，導(dǎo)致西藏湖泊汞的光致還原自過去50年間顯著增加這一重要概念。 

　　上述成果分別發(fā)表在Scientific Reports上，主要受國(guó)家“973”項(xiàng)目（2013CB430004）“我國(guó)汞污染特征、環(huán)境過程及減排技術(shù)原理”資助。