應用MCICPMS獲汞同位素地球化學研究2項新進展

　　近年來，隨著新一代多接受杯電感耦合等離子質譜儀(MC-ICP-MS)的開發應用和新提純技術的進步，汞同位素地球化學研究成為國際地球科學領域一個重要研究方向。鑒于此，中國科學院地球化學研究所研究員馮新斌團隊于2009年在國內率先建立汞同位素高精度測試方法，并成功對自然界不同生態系統汞的污染源和生物地球化學過程進行了大量示蹤研究。近期，課題組又在如下兩個方面取得了新認識：

　　(1)確立了我國鉛鋅冶煉的汞同位素“指紋”特征，初步發現了硫化物礦床中的汞同位素非質量（Mass independent fractionation, MIF）分餾特征。汞是鉛鋅礦的重要伴生元素。中國是世界上最大鋅生產國和消費國，其鉛鋅產量以年均10%的速率增加。鉛鋅冶煉已成為我國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示蹤鉛鋅冶煉的汞排放具有重要科學意義。馮新斌課題組經研究發現，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汞的光致還原導致，該研究報道的MIF可能反映鉛鋅礦中的汞曾經經歷了地表的光致還原過程（如地層中的汞）。該研究進而揭示了汞同位素地球化學在硫化物礦床源示蹤的巨大潛力。

　　(2)重建了青藏高原工業革命以來的汞同位素記錄，揭示全球變化對青藏高原汞生物地球化學循環的影響。作為一種跨國界、長距離傳輸的揮發性污染物，汞可隨全球大氣環流遷移并沉降到偏遠地區。自工業革命以來，全球大氣汞排放和沉降通量增加了約3-5倍。偏遠湖泊沉積物是構建全球大氣汞沉降歷史的重要媒介。馮新斌課題組對青藏高原兩個最大湖泊（青海湖、納木錯湖）的沉積物汞同位素變化進行了系統研究，發現自工業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的影響正在加劇。研究還發現，青藏湖泊沉積物中汞的MIF自上世紀五六十年代逐漸增大，這明顯有別于低海拔地區湖泊汞MIF在降低這一普遍規律。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、湖泊結冰時間變短等因素，導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。

　　上述成果分別發表在Scientific Reports上，主要受國家“973”項目（2013CB430004）“我國汞污染特征、環境過程及減排技術原理”資助。