北极阿拉斯加春季积雪中汞的时空分布及其来源分析

doi:10.7522/j.issn.1000-0240.2021.0008

冰川冻土 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (2): 427-436.doi: 10.7522/j.issn.1000-0240.2021.0008

北极阿拉斯加春季积雪中汞的时空分布及其来源分析

倪鼎铭¹^,⁴(), 康世昌¹^,²^,⁴, 张玉兰¹^,², 窦挺峰⁴, 黄杰²^,³, 孙世威¹, 郭军明¹()

^1.中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室，甘肃兰州 730000
^2.中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心，北京 100101
^3.中国科学院青藏高原研究所环境变化与地表过程重点实验室，北京 100101
^4.中国科学院大学，北京 100049

收稿日期:2020-01-12 修回日期:2020-07-09 出版日期:2021-04-30 发布日期:2021-05-18
通讯作者: 郭军明 E-mail:nidingming18@mails.ucas.edu.cn;junming.guo@lzb.ac.cn
作者简介:倪鼎铭，硕士研究生，主要从事冰冻圈汞循环研究. E-mail： nidingming18@mails.ucas.edu.cn
基金资助:
中国科学院前沿科学重点研究项目“北极冰冻圈变化与可持续发展”(QYZDY-SSW-DQC021);中国科学院国际伙伴计划“北极冰冻圈变化与可持续发展国际大科学计划”(131B62KYSB20180003);国家重点研发计划项目(2020YFA0608503)

Spatiotemporal distribution and potential sources of snow mercury in Arctic Alaska during the spring season

Dingming NI¹^,⁴(), Shichang KANG¹^,²^,⁴, Yulan ZHANG¹^,², Tingfeng DOU⁴, Jie HUANG²^,³, Shiwei SUN¹, Junming GUO¹()

^1.State Key Laboratory of Cryospheric Science，Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China
^2.CAS Center for Excellence in Tibetan Plateau Earth Sciences，Beijing 100101，China
^3.Key Laboratory of Tibetan Environment Changes and Land Surface Processes，Institute of Tibetan Plateau Research，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100101，China
^4.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China

Received:2020-01-12 Revised:2020-07-09 Online:2021-04-30 Published:2021-05-18
Contact: Junming GUO E-mail:nidingming18@mails.ucas.edu.cn;junming.guo@lzb.ac.cn

摘要/Abstract

摘要：

开展北极雪冰中汞分布特征及其来源的探究，不仅可以丰富冰冻圈汞生物地球化学循环的认识，而且对评估北极环境中汞的潜在暴露风险具有现实意义。在2017年4月至5月对美国阿拉斯加的积雪进行大范围样品采集，探讨了该区域积雪中汞的空间分布特征及其成因、汞的沉降后过程以及潜在来源分析。研究表明：积雪中汞的空间分布受大气汞亏损事件（AMDEs）及人为源的共同影响，毗邻北冰洋海岸（如巴罗）积雪中总汞（THg）浓度较高，接近人为源的山地表层雪中THg浓度较高。巴罗雪坑中THg浓度随深度增加呈下降趋势。积雪中主要阴阳离子与THg的相关性分析表明，阿拉斯加积雪中THg的空间分布可能主要受北冰洋海盐气溶胶以及人类活动的影响。

关键词: 总汞, 积雪, 时空分布, 阿拉斯加, 北极

Abstract:

Investigation on the distribution， post-deposition process and potential sources of mercury （Hg） in Arctic snow can not only enhance our understanding of Hg biogeochemical cycling in the cryosphere， but it is also imperative for assessing the potential exposure risk of Hg to Arctic environment. Extensive sampling of surface snow was conducted in Alaska between April and May in 2017. Spatial pattern of snow Hg distribution was discussed to explore the post-deposition process of snow Hg and its potential sources. Measurements of total mercury （THg） showed that the spatial pattern of snow Hg was governed by both atmospheric mercury depletion events （AMDEs） and nearby anthropogenic sources. The higher THg concentration was generally observed near the Arctic Ocean （such as Barrow）， and the regions in which were located near the anthropogenic sources. THg concentration showed a downward trend with depth in the Barrow snowpacks. By using correlation analysis among concentrations of major anions and cations， and THg， we concluded that THg in the Alaska snow might be mainly influenced by Arctic sea salt aerosol and anthropogenic emissions.

Key words: total mercury, snow cover, spatiotemporal distribution, Alaska, Arctic

中图分类号:

P426.63⁺5

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图/表 8

图1

表1

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采样地点	纬度/N	经度/W	海拔/m	采样时间	样品类别	样品总数
Anchorage to Fairbanks	61°49′43″	150°04′24″	63.8	2017-04-19	山地表层雪	27
	62°27′02″	150°16′16″	183.1
	62°44′12″	150°08′59″	278.3
	62°51′29″	149°52′30″	372.9
	63°10′12″	149°23′17″	637.2
	63°19′22″	149°08′26″	741.0
	64°12′12″	149°17′53″	583.0
Fairbanks to Livengood	64°57′11″	147°57′12″	235.7	2017-04-20
	65°09′22″	147°52′27″	294.8
	65°24′45″	148°14′35″	377.0
	65°30′25″	148°36′48″	185.7
	65°34′24″	149°02′46″	443.1
	65°47′23″	149°24′45″	528.2
Fairbanks to Tok	64°34′04″	147°02′20″	200.1	2017-04-21
	64°18′33″	146°40′59″	263.7
	63°49′	144°54′57″	417.5
	63°40′28″	144°07′43″	426.5
	62°39′	141°02′41″	571.5
Tok to Anchorage	63°03′39″	143°21′19″	630.0	2017-04-22
	62°35′07″	144°39′16″	592.4
	62°05′52″	146°09′24″	727.5
	61°59′04″	147°04′51″	974.0
Prudhoe to Sagwon	69°58′56″	148°41′54″	40.0	2017-04-23
	69°36′19″	148°38′40″	130.0
	69°18′16″	148°44′13″	227.9
	68°56′30″	148°52′10″	426.1
	69°12′59″	148°47′25″	272.3
Barrow	71°22′	156°30′	-	2017-04-06—2017-05-18	表层雪	70
Barrow	71°22′	156°30′	-	2017-04-06—2017-05-18	雪坑	72（18个雪坑）

采样地点	采样时间	样品数n	THg/（ng∙L^-1）			备注	文献来源
采样地点	采样时间	样品数n	平均值	最小值	最大值	备注	文献来源
Barrow	2017-04-06—2017-05-18	70	17.5	1.2	160.3		本研究
Barrow	2003-04-05—2003-04-08	5	132.0±52.9	-	-		［22］
Resolute	1998-03—1998-05	-	-	30	156		［31］
Summit	2001-05	8	0.91	0.36	1.74		［32］
Ny-Ålesund	2000-03-15—2000-06-01	10	10.5	0.2	38		［27］
Ny-Ålesund	2003-04-10—2003-05-10	14	11.0±7.8	-	-	AMDE时期	［33］
Ny-Ålesund	2003-04-10—2003-05-10	10	10.4±4.8	-	-	非AMDE时期	［33］
Ny-Ålesund	2005-04-18—2005-05-14	6	∼23.5±12.8	-	-	上午	［34］
		6	∼45.4±13.6	-	-	晚上
		7	∼25.3±13.1	-	-	AMDE前期
		6	∼44.1±19.0	-	-	AMDE中期
		15	∼28.4±18.5	-	-	AMDE后期

样品类型	采样点	采样时间	样本数n	厚度/cm	平均值/（ng∙L^-1）	标准差/（ng∙L^-1）
表层雪	辐射仪观测点	2017-04-06—2017-04-17	13	3	9.3	7.18
	NEMB点	2017-04-12—2017-05-17	34		16.8	16.48
	BEO观测点	2017-04-09—2017-05-15	8		21.0	11.71
	海冰面上	2017-04-12—2017-05-18	8		9.3	4.96
	其他（NARL hotel附近、路边）	2017-04-09—2017-04-11、2017-04-26—2017-05-10	7		-	-
雪坑	NEMB点	2017-04-14—2017-05-17	31	10~25	4.7	-
	BEO观测点	2017-04-26—2017-05-05	19	22~40	9.2	-
	海冰面上	2017-04-12—2017-05-10	12	10~22	4.8	-
	NARL附近	2017-04-26、2017-05-05	10	14~15	14.7	-

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