一、关于源解析技术进展

目前的源解析技术重点集中在颗粒物和多环芳烃等污染物，单一重金属污染源解析研究较少。主要采用的方法有同位素示踪法和多因子示踪法。最新的研究报道显示，不同污染类型的沉积物和土壤样品中汞的同位素组成存在明显差异，因此用汞同位素组成也能示踪汞污染的来源。但目前重金属同位素测定存在一定困难，特别是汞同位素示踪技术研究刚刚起步尚不成熟。

多因子示踪法（multi-elementtracer）是用样品中所含有的标志性化学元素及元素含量比来判别污染物来源，也可以利用元素化合形态和有机物成分来判别污染物来源。许多污染源都有标志性元素，如：Br、Pb和Ba是交通运输污染的标志性元素［[27];Se是燃煤污染的标志性元素；V是农药和精炼厂污染的标志性元素；Mn是钢铁厂污染的标志性元素；Ca是水利污染的标志性元素等。对源解析的目标重金属和特征元素做相关性分析可以定性地判断目标重金属的主要污染来源，同时与受体模型及各种多元统计分析方法结合可以对污染来源做定量分析。目前国外汞污染源解析研究主要采用的是这种方法将多因子示踪与化学质量平衡（CMB)、特征向量分析（PCA)、正矩阵因子分解（PFM）等方法联用取得了较好的结果。

汞污染源解析是对汞冶炼企业的重金属污染形态汞排放量、排放迁移扩散途径与机制以及对周围环境的影响进行研究分析，确定汞冶炼企业汞排放对环境中汞污染的贡献，研究的对象并非针对某个重点区域的源解析，而通常的受体模型适用于某区域污染源成分存在较大差异的污染源解析。因此，本研究不适宜采用受体模型，拟采用扩散模型进行汞冶炼行业的源解析研究。

基于各种大气扩散模式的源解析技术是基于污染源清单和污染源排放量模拟污染物排放、迁移、扩散和化学转化等不同条件下污染物的时空分布状况，估算污染源对污染物质量浓度的贡献，可具体估算到每一个排放源的贡献情况。其中技术的核心在于大气扩散模式的选择与修正。

二、研究思路

根据对现有基于各种大气扩散模式的源解析技术分析，实际应用的大气扩散模型仍主要以高斯模式为主，以拉格朗日和欧拉方法为基础的大气扩散模式还处于研究开发阶段，并需要大量气象学数据和借助复杂的数值计算。考虑本课题的实际，初步确定主要以高斯模式为基础进行汞污染源解析技术研发。

现有大气扩散模型主要以高架连续点源高斯模式为基础，陆续发展出适用于颗粒物的倾斜烟云模式和部分反射倾斜烟云模式，适用于湿沉降和有化学变化的湿沉积修正模式和化学迁移修正模式，以及考虑源衰减的源衰减斜烟羽模式等。用到的计算系统主要有英国剑桥环境研究公司开发的ADMS系统、美国环保局开发的CALPUFF系统和Aermod系统，其中，CALPUFF模式是美国EPA推荐使用的一个用于复杂地形下的大气质量评价、预测数值模式系统［[28]，是一种三维非稳态拉格朗日扩散模式系统。其理论基础较为完善，考虑了气象条件、地形条件、城市建筑物的下洗过程、污染源排放高度、污染源排放状况等诸多因素的影响，可以进行各种尺度的大气污染研究，是当前国际上用于复杂地形下的常用大气扩散模式，适用于地形比较复杂的地区。因此，选用CALPUFF模型对典型企业所排放的污染物进行源解析。

大气扩散模型的适用性优劣一定程度上取决于污染物的物理化学性质。相比其他重金属，大气中汞存在有3种形态：气态元素汞（Hg0)、活性气态汞（Hg2+）和颗粒态汞（Hgp)。

Hg0是大气汞的主要存在形态，占大气中各形态的95％以上。Hg0在大气中停留时间较长，可进行远距离传输。Hg2＋和Hgp在大气中的停留时间较短，易于通过干湿沉降去除，迁移距离相对较短。通过干湿沉降进入地表的汞能重新挥发到大气中。汞的以上特性，使其参与全球汞循环。汞的多种存在形态（价态和相态）势必会使其出现与其他重金属不同的迁移转化规律，这一规律在对其贡献值进行预测时也将影响大气扩散模式的适用性。

因此，本次研究拟采用CALPUFF模拟系统模拟污染源排放汞的迁移转化过程，以实测值为参照和修正目标，考察模型对不同形态汞扩散转化的适用性，并加以适当修正开发出适用于再生汞冶炼行业污染源的大气扩散模型。