由于特殊的物理化学性质，汞是通过大气进行长距离跨国界传输的全球性污染物；同时汞，尤其是甲基汞是对人体健康危害极大的有害物质。随着近年来经济的快速发展，我国已成为全球人为活动向大气排汞最多的国家之一，这已引起了国际社会的广泛关注。但是目前关于我国人为活动向大气的排汞量的估算误差很大，同时对我国自然过程向大气的排汞量还认识不清。这对我国将来开展汞的环境外交谈判极其不利。另一方面，目前在北美和北欧普遍出现偏远地区陆地水生生态系统鱼体汞含量升高的现象，我国如此大量向环境排汞，是否也会出现类似的水生生态系统汞污染的问题还不清楚。西方一些政客开始指责中国的环境汞污染问题，一方面他们指责我国排放的汞对北美和北欧的环境产生影响，另一方面，他们认为我国排放的汞造成我国水产品的严重汞污染。但近年来，我国对环境汞污染的研究严重滞后，无法对上述质疑进行准确回应。针对以上情况，我实验室科研人员在汞的自然过程和人为活动向大气汞的排放及对我国大气环境影响和汞在环境中甲基化特征及对人体健康影响方面开展了系统工作，取得重要进展，为科学认识我国人为活动向大气的排汞量、自然过程排汞对大气汞污染的影响及我国汞排放对居民健康影响提供重要的基础数据。研究表明，我国环境汞污染问题与北美和北欧情况完全不同。研究成果的主要进展表现在以下几方面。

1、不同汞排放源的排汞量和我国典型区域大气汞的分布及沉降通量研究

（1）我国人为活动的向大气的年排汞量比西方学者估算的要低

对燃煤、锌矿冶炼、汞矿冶炼和垃圾填埋等人为活动向大气的排汞过程进行了详细研究。测定了不同燃煤锅炉排放烟气中不同形态汞的含量及燃煤过程向大气排放不同形态汞的释放因子；估算了贵州省燃煤向大气的排汞通量。利用质量平衡原理，计算了土法炼锌、工业炼锌和土法炼汞过程向大气的排汞因子，通过对排放烟气中不同形态汞含量的测定，确定了炼锌和炼汞过程向大气排汞的形态分布特征，揭示了贵州锌矿冶炼和土法炼汞是区域大气汞的重要排放源。对贵阳市高雁、大转弯和武汉市金口和岱山等生活垃圾填埋场排气井气体中总汞、单甲基汞和二甲基汞的含量测定以及垃圾填埋场上覆土壤与大气间气态汞的交换通量的高时间分辨率的现场测定结果表明，垃圾填埋场是大气单甲基汞、二甲基汞和气态单质汞的重要来源，这些气态汞化合物向大气排放的通量受垃圾填埋方式、气象条件等因素的控制。研究成果为解释陆地大气中发现的痕量甲基汞提供了来源证据。

更重要的是，我们的研究表明，由于我国各人为活动排汞源的生产工艺及污染设施的使用与西方发达国家不同，其向大气排汞的因子及排汞形态分布与西方发达国家的情况也显著不同，尤其是我国近年来在节能减排方面做的大量努力，实际上也显著地减少了不同排汞源向大气的排汞量。例如，我们的研究表明，燃煤电厂安装的除尘脱硫装置能显著地减少电厂燃煤锅炉向大气的排汞量；我国锌矿冶炼过程的制硫酸工艺，也显著地降低了向大气的排汞量。我们的数据表明，西方国家对我国人为活动向大气的排汞量估算显著偏高。我们应该加大对工业源向大气排汞的研究及开发有效低成本的大气汞减排技术。

（2）自然作用向大气的排汞量可能被忽视

对高汞土壤和水体向大气的自然排汞过程进行了详细研究，揭示了汞矿化带土壤向大气释放汞的规律及控制因素, 即土壤与大气间汞的交换通量表现出显著的昼夜和季节变化规律,汞矿化带土壤向大气的排汞通量除受土壤汞含量的制约外，还受到光照强度的控制。建立了估算西南高汞土壤向大气排汞通量的数学模型，定量计算了贵阳市区土壤和滥木厂汞矿区土壤向大气的年排汞量。结果表明汞矿化带土壤向大气的排汞通量比目前大气汞循环模型中的估算值高1-2个数量级。目前通用的全球大气汞循环模型可能大大低估了自然来源向大气的排汞量。

对贵州百花湖和红枫湖水体与大气间气态总汞的交换机理研究表明，夏季（暖季节）水体表面向大气的释汞通量白天高于夜间，自然水体是大气汞的净源，水气间气态汞的交换通量与光照强度间存在显著的线性相关关系。证实了水体挥发性溶解气态汞主要是由光致还原作用产生的。

（3）对贵阳市大气汞的来源进行了定量解析

对贵阳市居民区大气气态总汞含量进行了长期连续观测，揭示了控制大气汞含量变化的气象因素及人为活动和自然过程对大气汞含量变化的影响。贵阳居民区大气气态总汞平均含量为8.4 ng m^-3，比全球大气背景含量的1.5-1.7 ng m^-3高出数倍。对贵阳市大气汞的主要来源进行了定量计算，工业和民用燃煤是贵阳市大气汞的最主要人为活动排汞源，其中民用燃煤的季节性变化特点是导致贵阳市居民区大气汞含量季节性变化的主导因素；证实汞富集土壤的自然源排放的汞约占贵阳市大气汞来源的40%，人为活动向大气的排汞量约占贵州市大气汞来源的60%。《Nature China》对我们的这一研究成果进行了详细评述，对该研究成果给予高度评价，认为这一研究成果为环境管理部门认识大气汞的来源提供了新的认识。

（4）我国不同区域背景区大气汞的分布规律及沉降通量

在青海瓦里关全球大气背景观测站、吉林长白山中国科学院森林生态系统定位研究站、四川贡嘎山中国科学院高原生态系统观测站、中国气象局香格里拉朱张大气区域背景观测站和贵州雷公山五个背景点开展了大气汞分布和大气汞沉降的系统研究。研究表明瓦里关、长白山、贡嘎山、朱张和雷公山大气汞的年平均含量分别是2.12±0.95、3.22±1.78、3.94±1.16、2.26±0.50和2.80±1.51 ng m^-3。这些地区大气汞含量明显低于我国城市大气汞的含量，但高于北半球大气汞的背景含量的1.5-1.7 ng m^-3，大气汞的沉降通量也显著高于北半球的背景值。研究表明我国人为活动向大气排放的大量汞，已造成我国背景区域一定程度的大气汞污染。

2、水库生态系统汞的生物地球化学循环及对生态环境影响

对乌江流域红枫、百花、阿哈、普定、洪家渡、引子渡、东风、乌江渡、索风营等9个不同年龄的水库水体、沉积物和水生生物中不同形态汞的分布及转化进行了系统的研究，发现我国西南新建水库没有出现北欧和北美发现的新建水库的甲基汞污染问题，揭示了影响水库汞的甲基化的主要因素，深化了对水库生态系统汞的生物地球化学循环演化规律的认识。同时，对北京地区、广州和贵州养殖鱼体汞的含量进行了详细的调查，发现尽管我国大气汞污染严重，但养殖鱼汞含量非常低。我们的研究证实我国不存在北欧及北美地区出现的水生生态系统鱼体汞污染的现象。

（1）汞污染严重的百花湖生态系统中汞的生物地球化学循环演化规律研究

通过对百花湖生态系统汞的质量平衡研究，表明尽管百花湖的汞污染非常严重，但是水生生物中甲基汞的含量并没有北美和北欧背景区酸化湖泊中的高。研究证实，碱性水体不利于汞的甲基化。这一研究成果为治理我国其它地区汞污染水生生态系统提供了理论依据。

（2）乌江流域水库汞的生物地球化学过程研究

由于特殊的地球化学背景及人为活动影响，乌江流域具有高汞负荷和多汞来源的特征，使其成为世界少有的汞污染严重的河流。研究表明，乌江流域水库生态系统甲基化的速率随水库年龄的增长而增长，这与北欧和北美发现的水库生态系统汞的甲基化作用强度随水库年龄的增长而减弱的认识明显不同。这一显著差异主要是淹没土壤或沉积物中有机质的含量及来源不同造成的。乌江流域水库淹没土壤中有机质含量很低，不利于水库汞的甲基化作用发生。但随着水库的演化，水库自身有机质产量增加，造成沉积物有机质含量增高，沉积物甲基化作用增强。这一研究结果为建立水库甲基汞的模型提供了重要理论依据。研究还发现，网箱养鱼活动增加了有机物在沉积物中的积累速度，在造成水体富营养化的同时，加速水库汞的甲基化作用。研究结果在《Environmental Pollution》刊物发表后，挪威水环境研究所的Larssen博士在该刊物以“中国水库汞的活化迁移转化规律与北美和欧洲不同”为主题发表评述文章，充分肯定了该项研究成果的重要性。

（3）我国淡水养殖的鱼及其它水产品没有汞污染问题

系统采集了北京市场、广东省主要的鱼产地和贵州省10个大型水库的不同鱼种样品，对鱼体汞含量进行了分析。结果发表，我国这些区域的鱼体汞含量非常低，如北京市场鱼体汞的平均含量只有0.0071±0.0051mg/kg；广东省主要鱼产区人工养殖鱼体汞的平均含量为0.036±0.039 mg/kg；贵州省水库养殖鱼体汞平均含量为0.032±0.030 mg/kg，这些都远远低于我国鱼体汞含量食用卫生标准（0.5mg/kg）。我们的研究表明，国内市场上的鱼绝大多数是人工养殖，鱼体生长速度非常快，食物来源主要是人工投放的饲料，因此鱼体的食物链非常短，甲基汞没有机会在鱼体内生物富集和放大。我们的研究证实，我国水生生态系统不存在北美和北欧出现的食物链甲基汞污染问题。

3、典型矿区汞的生物地球化学特征及对人体健康的影响

对贵州万山、滥木厂和务川汞矿区、贵州赫章土法炼锌区以及潼关金矿区表生环境中汞的生物地球化学循环演化特征进行了详细研究。结果表明，这些地区大气、地表水体和土壤受到了严重的汞污染，区内农作物汞含量严重超出国家规定的食用卫生标准。研究发现水稻果实对稻田土壤甲基汞的富集能力要比对无机汞平均高出近10³倍，且水稻对根际土壤甲基汞具有和无机汞完全不同的富集和转运机制，即土壤中的甲基汞可以不受根际“铁膜效应”的控制而很容易通过根部进入水稻体内并最终转运到果实中富集。这一重大发现进一步深化了对稻米甲基汞富集作用的认识。

在上述研究的基础上，选取了污染区（万山，清镇，威宁分别代表受汞矿冶炼、燃煤电厂、土法炼锌影响的区域）和背景区（雷公山）对人体甲基汞暴露途径开展了研究。通过对当地居民的饮水、食物摄取(包括大米、蔬菜、玉米、鱼肉类等)以及呼吸作用等暴露途径的综合研究，进一步评估了贵州省普通居民的甲基汞暴露途径及健康风险指数。研究结果证实，无论是重污染区、轻度污染区还是背景区域，食用稻米均为居民甲基汞暴露的主要途径。这一结论丰富了我们关于食用稻米是汞矿区域居民甲基汞暴露途径的结论，打破了国际上目前普遍认为的甲基汞暴露途径主要是食用鱼类等水产品所致的观点。英国Aberdeen大学的Krupp博士在文章中认为“然而目前人体甲基汞的暴露问题主要聚焦在海洋食物链，由此美国食品管理局对食用食肉性鱼汞的含量加以限制。但是冯等的研究结果的确证实甲基汞的问题不光是在局限有水生食物链，冯等的研究证实食用大米是中国特定人群甲基汞暴露的主要途径，他们的研究结果显示尽管土壤中汞主要以无机汞的形式存在，但大米却能富集甲基汞（However, the focus has always been on methylmercury (CH₃Hg⁺) and its occurrence in the marine food chain, which caused the US-FDA to recommend limited consumption of marine predatorial fish.³ But indeed, the mercury problem is not limited to the aquatic food chain: in a recent study, Feng et al.⁴ proposed rice as the major source for methylmercury intake from food in parts of the Chinese population, and the results indicate that methylmercury is more prominent in the rice grains than would be expected from the occurrence of methylmercury versus inorganic mercury in the soil.）”。我们的研究结果还表明，贵州普通居民基本不存在甲基汞暴露导致的健康问题，但汞污染比较严重的汞矿冶炼区确实存在部分敏感人群如孕妇、儿童等通过食用稻米面临甲基汞暴露的风险。