Hg稳定同位素地球化学研究进展_王柱红

２０１２年第４０卷第４期Ｖｏｌ．４０．Ｎｏ．４，２０１２

地　球　与　环　境

ＥＡＲＴＨ　ＡＮＤＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ　

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Ｈｇ稳定同位素地球化学研究进展

２２，王柱红１，陈玖斌１＊，冯新斌１，蔡虹明１，

（）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，贵阳５中国科学院研究生院，北京１１．５０００２；２．０００３９）摘　要：近年来汞（稳定同位素研究进展显著。Ｈ也Ｈｇｇ具有七种稳定同位素。以往研究不但报道了Ｈｇ同位素质量分馏，报道了Ｈ使Ｈｇ同位素非质量分馏，ｇ成为目前唯一在自然界中具有同位素非质量分馏的重金属元素。本文阐述了Ｈｇ同位总结了Ｈ介绍了地球各圈层样品中Ｈ素的研究背景，ｇ同位素分析方法和引起Ｈｇ同位素分馏的生物化学过程，ｇ同位素组成

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），更开辟了的国内外最新研究现状。而最新发现的大气降雨中异常的、呈季节性变化的偶数ＨＨΔ　ｇ同位素非质量分馏（ｇ

偶数Ｈ其分馏机理Ｈｇ同位素研究的新领域。不同于奇数Ｈｇ同位素非质量分馏，ｇ同位素非质量分馏还未经任何实验验证，也完全不清楚，亟待深入研究。Ｈ三维”同位素体系（质量分馏、奇数以及偶数Ｈ的研究和应用ｇ可能的“ｇ同位素非质量分馏）将有希望为进一步认识Ｈ生物累积、大尺度迁移以及全球性的生物地球化学循环提供更加丰富的信息，具有重要ｇ环境过程、的科学意义。

关键词：质量分馏；奇数同位素非质量分馏；偶数同位素非质量分馏；环境地球化学Ｈｇ稳定同位素；

＋

（）中图分类号：Ｐ５９７．２　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１６７２９２５０２０１２０４０５９９１２－－－

　　Ｈｇ是唯一能以气态单质在大气中长距离传输

的重金属元素，Ｈｇ污染给人类健康和环境都带来

１］

。大气中的Ｈ气态很大风险［ｇ主要有三种形态：０

，零价Ｈ二价活性气态Ｈ以及吸ＨＲＧＭ）ｇ（ｇ）ｇ（［２］

），附在颗粒物上的Ｈ其中以气态零价ＨＨｇ（ｇｐｇ

［］０

（为主，含量高达９Ｈ０％以上３。Ｈｇ）ｇ通过人为１，２，４］

，或自然释放进入大气之后［将发生一系列的物

８］

。汞的全球循环通量见图１，二［由于以往的Ｈｇ地

对许多生物化学球化学研究主要局限于浓度检测，

其所估过程中的Ｈｇ迁移转化的认识还不够清楚，算的通量也有很大的不确定性，因此需要建立新方法进行深入的研究。

汞同位素研究为进一步认知Ｈｇ全球生物化学

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循环提供了新的手段。ＨＨｇ有７种稳定同位素，　ｇ

１９８１９９２００　　　（、、、０．１５％）Ｈ９．９７％）Ｈ１６．８７％）Ｈｇ（ｇ（ｇ

２０１２０２２０４　　　

（、、（、２３．１０％）Ｈ１３．１８％）Ｈ２９．８６％）Ｈｇ（ｇｇ［］９（。目前，自然样品及室内实验研究报道６．８７％）

也有研究报道了Ｈ了Ｈｇ同位素质量分馏，ｇ同位

化学、光化学反应并相互转化。全球地表大气理、

３０

／。ＨＨ６ｎｍｇ的平均浓度约为１．ｇｇ可在大气中

［］

滞留约０．５～１ａ并在全球大气中均匀混合１。全［］

／球海洋总Ｈ５ｐｍｏｌＬ５。据估算，ｇ浓度近似为１．

／，总陆地释放源为１来自有机质的附加释７００Ｍａｇ［６］

／。Ｌ放源为６００Ｍａｉｎｄｂｅｒｇｇ等估算全球植物释

［］

／放的汞在１４００～３２００Ｍａ之间，Ｓｅｌｉｎ等１以分析ｇ

主要是奇数汞同位素非质量分馏素的非质量分馏，

［］１９９２０１８，１０－１８　

（）。这些研究表明Ｈ二维”ＨＨｇ和　ｇｇ“同位素体系在示踪Ｈｇ污染源及其生物地球化学过］［］８，１６，１７，１９－２１

。Ｓ程方面具有重要意义［ｈｅｒｍａｎ等８

偏远湖泊沉积物岩芯现在和工业化前的Ｈｇ沉降比

例为基础，估算现在的汞沉积比工业化前的汞沉积

［］量大３～５倍。Ｐａｃｎａ等７报道了２０００年全球人ｙ

首次运用Ｈｇ稳定同位素比值来研究燃煤排放源附

［７］

近的Ｈ提出两种奇数Ｈｌｕｍ等１ｇ沉降。Ｂｇ同位素非质量分馏之间的相关关系可用于区分不同光化并指出该方法可用于示踪自然界中特学反应过程，

／。煤燃烧是主要的人为Ｈ２００Ｍａｇ排放总量是２ｇ其对总人为源的贡献高达三分之为Ｈｇ排放源，

；收稿日期：改回日期：２０１２０６２１２０１２０８２６－－－－

基金项目：中国科学院百人计划，加拿大安大略省博士后奖学金

，，：第一作者简介：王柱红（女，博士研究生，从事非传统稳定同位素（的环境地球化学研究。Ｅ－ｍ１９８３－）ＨＺｎ，Ｃｕ，Ｆｅ等）ａｉｌｃｉｎｄｗｚｈ＠１６３．ｇｙｃｏｍ．

，：陈玖斌，男，研究员，从事非传统稳定同位素（的环境地球化学研究。ＨＺｎ，Ｃｕ，Ｆｅ等）Ｅ－ｍａｉｌｃｈｅｎｉｕｂｉｎｉ．ｉ．ａｃ．ｃｎ．＊通讯作者：＠ｖｇｊｐｇｙｇ

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