麻省理工学院的一项新分析提供了来自世界各地的汞排放源的更准确的估计，揭示了亚洲产生的汞排放量是以前认为的两倍。
一旦汞从发电厂的烟囱中排放到大气中，污染物的轨迹就变得很复杂。即使汞定居在陆地上并沉入海洋后，也可以将汞反复重新排放到大气中。这种所谓的“草hopper效应”使剧毒物质作为“遗留排放物”保持流通，再加上新的烟囱排放物，可以使汞对环境的影响延长数十年。
现在，由麻省理工学院研究人员领导的国际团队进行了一项新的分析，可以对世界各地的汞排放源进行更准确的估算。该分析通过全球模拟对测得的空气中汞浓度进行配对，以计算重新排放的汞或源自发电厂和其他人为活动的汞含量。研究人员说，这项工作的结果可以改善对汞污染的估计，并有助于完善全球的污染控制策略。
新的分析表明，亚洲现在释放出令人惊讶的大量人为汞。众所周知，煤炭燃烧量的增加加剧了汞的排放和空气污染，但麻省理工学院的研究小组估计，亚洲的汞排放量是先前估计的两倍以上。
麻省理工学院地球，大气和行星科学系的Esther和Harold E. Edgerton职业发展副教授Noelle Selin表示，新分析还可以使科学家更好地了解遗留排放物-陆地和海洋重新排放的汞有多长时间。海洋-在大气中徘徊。这是因为该分析可以更准确地计算陆地和海洋资源排放的总量。
塞林说：“汞在环境中循环的时间尺度告诉我们，如果我们限制汞的排放，我们将以多快的速度恢复。”“我们可以使用这种方法更好地量化汞循环。”
Selin和EAPS的研究生Song Shaoge Song在《大气化学与物理学》杂志上发表了他们的研究结果。
自上而下的方法
团队的分析对采用自下而上方法的其他模型进行了改进。这些模型通过考虑诸如发电厂中燃烧的煤炭数量以及电厂中用于控制排放的设备类型之类的因素来估算某个地区的汞排放量。然后，模型通常会从几个来源推断数据以应用于整个区域。
但是，这种自下而上的模型存在很多不确定性，通常很难从独立电厂中获得所需的数据。
相反，Selin和Song的分析采用了自上而下的方法，将自下而上的估计值与来自世界各地的监测站的汞排放的实际测量值相结合。
在他们的分析中，研究小组从联合国2010年的排放清单中对汞排放量进行了自下而上的估算-联合国是世界范围内人为估算排放量的经常使用来源。研究人员将这些排放物纳入了名为GEOS-Chem的全球汞运输模型中，该模型最初由Selin开发，此模型已被广泛用于跟踪汞在陆地，海洋和空气中的循环方式。
GEOS-Chem模型实质上将大气层分成许多小盒子。在插入了自下而上的汞排放估算之后，研究人员运行了该模型，以模拟化学和物理过程，这些化学和物理过程使汞在盒子内和盒子之间循环。然后，他们从世界各地的监测站获得了汞排放的实际测量值。他们将每个站点的测量结果与模型对站点所对应盒子的估计值进行了比较。
Song说：“我们绝对可以看到一些差异，这告诉我们在某些地方，[自下而上]的排放可能是错误的。”
评估解决汞问题的政策杠杆
对于测量的排放量和建模排放量不匹配的地点，该小组使用贝叶斯反演方法-一种数学概率理论，将观测值与先验知识相结合以对不确定性进行建模。通过这种方法，Selin和Song确定了每个站点的位置，这些汞源的定量贡献将构成总的测量浓度。例如，在海洋中部某个远离任何陆源的地方，更有可能看到从海洋而不是陆源或人为源重新排放的汞排放。然后，在将这些技术首次应用到全球汞浓度中时，他们使用了这种定量方法来计算所测出的暗示其来源的浓度。
根据他们的计算，研究人员估计，亚洲每年可产生多达1,770吨的汞排放，是自下而上模型估算的两倍。
“这比我们预期的要高，”塞林说。“鉴于中国和印度的污染以及煤炭使用的增加，这确实是有道理的。这并不是一个超出预期的结果，但是它确实让您稍作思考，想出从亚洲出来的汞量是多少。”
在今年春天发表的相关工作中，塞林的研究小组评估了一项新的联合国条约如何影响亚洲燃煤电厂未来的汞排放。他们得出结论，未来的排放控制将同时带来全球和国内利益。
在最近的自上而下的分析中，研究小组还发现来自陆源的汞排放量减少，这意味着该土地重新排放的遗留排放量比预期的少-在持续的汞污染世界中，这只是一线希望。到Selin。
“这意味着传统汞在当今汞排放量中所占比例要比我们想象的要小，这意味着通过控制当前排放量来解决汞污染的政策杠杆要大得多，”塞林说。“您仍然必须非常担心遗留排放，但是我们可以更快地恢复，因为它们只占总排放量的一小部分。”
这项研究部分由国家科学基金会资助。
研究报告的PDF副本：自上而下的大气汞排放限制及其对全球生物地球化学循环的影响
