汞是一种全球性环境污染物，工业和人为活动产生了大量的汞污染场地，其历史遗留汞在持续向大气和水体中排放，成为不可忽视的二次汞污染来源。全球目前已弄清的超过3000个汞污染场地每年向大气和水体排放的汞超过200吨，严重威胁着场地周边和区域环境安全。由于这些污染场地通常表现为高汞浓度富集，汞形态复杂、氧化还原条件多变，学术界对典型污染场地中汞的转化机理、再释放及向水体迁移的控制因素认识非常有限，这极大地限制了对汞污染场地历史遗留环境风险的准确评估，成为全球汞循环研究的薄弱环节。

近期，中国科学院地球化学研究所冯新斌研究员团队在典型氯碱和聚氯乙烯复合汞污染场地历史遗留汞污染场地汞的再释放和地下迁移研究中取得重要进展。研究表明在氯碱工业污染场地，历史遗留汞从地表向大气再排放和向地下的迁移过程中都存在着显著的汞同位素分馏，汞迁移过程产生极大的同位素分馏。光化学介导的土壤再排放的汞通常富集轻同位素，并表现出明显的奇数汞同位素非质量分馏特征。此外，再排放汞的同位素特征主要受污染源的化学形态的影响。从电解盐泥迁移到地下土壤的汞导致深层土壤中汞富集轻同位素并表现为偏正的奇数汞同位素非质量分馏。这一重要结果揭示了土壤汞迁移过程的选择性形态分配相关的平衡过程，主要包括汞与有机物结合、汞在矿物相上的吸附，以及在地下土壤环境中的形态转化（如β-HgS的沉淀）。本研究对历史遗留汞污染场地汞环境过程的创新认识为开发评估污染场地汞生物地球化学循环模型和制定未来修复策略提供了坚实的基础。

该研究成果发表在环境科学与地球科学领域的权威期刊 Environmental Science & Technology（《环境科学与技术》）上。研究工作得到了中国国家自然科学基金（41921004）、瑞典研究理事会自然科学基金以及环境地球化学国家重点实验室的资助和支持。

论文信息

Wei Zhu, Zhonggen Li, Ping Li, Jonas Sommar, Xuewu Fu, Xinbin Feng, Ben Yu, Wei Zhang, Ana T. Reis, and Eduarda Pereira. Legacy Mercury Re-emission and Subsurface Migration at Contaminated Sites Constrained by Hg Isotopes and Chemical Speciation. Environmental Science & Technology, 2024, 58: 5336-5346.

论文链接https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.3c07276

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