汞（Hg）是一种具有全球迁移能力和长期生态风险的持久性污染物。气态单质汞（GEM）是大气汞的主要存在形态，能够在区域乃至全球尺度上传输。随着《水俣公约》的实施以及我国大气污染防治政策的持续推进，如何准确评估人为汞排放削减对城市大气汞循环的影响，已成为大气汞研究和环境治理中的重要科学问题。然而，城市大气汞同时受到本地排放、区域传输和地表再释放等多重过程影响，仅依靠浓度变化难以明确其来源结构及转变机制。汞稳定同位素为识别大气汞来源及关键过程提供了有力工具。
针对这一问题，天津大学地科院同位素前沿科学研究中心以天津城区为主要研究对象，开展2018—2025年大气汞（GEM）浓度和同位素的长期观测。研究覆盖排放控制前阶段（2018年）、新冠疫情管控期间（2021-2022年）以及后疫情时期强化减排阶段（2024-2025年），并结合天津滨海、河北唐山、河北承德、湖北荆州及巴基斯坦卡拉奇等城市样点，系统评估了我国城市大气汞来源结构的变化。
研究发现，天津城区GEM浓度由2018年的高值水平急剧下降至疫情间的接近区域背景水平，并在社会经济活动恢复后未出现明显反弹。汞同位素结果进一步揭示了浓度下降背后的来源转变。2018年的GEM表现出典型的人为一次排放特征，指向燃煤、工业活动等本地或区域人为源的显著影响；而2021年以后的GEM同位素组成逐渐接近区域背景大气汞特征，表明本地人为排放对城市大气汞的控制作用明显减弱。同位素混合模型进一步表明，一次人为排放贡献显著下降，而区域背景汞和地表再释放汞的相对贡献增加，揭示在低排放时代，城市汞污染治理将面临新的科学问题。随着一次人为排放不断降低，历史上沉积在城市土壤、建筑表面和近海环境中的“遗留汞”可能通过光化学还原等过程重新释放进入大气，成为限制大气汞浓度进一步降低的限制因素。因此，未来大气汞治理不仅需要持续控制排放源，也需要关注城市遗留汞库及其再释放过程。
图1. 天津市三个研究阶段的GEM浓度来源贡献
该研究表明，汞稳定同位素不仅能够识别大气汞浓度下降背后的来源变化，还能够揭示单纯浓度观测难以反映的地表再释放和区域背景控制过程。相关成果为评估《水俣公约》及我国大气汞减排政策成效提供了重要同位素证据，也为理解后减排时代城市汞循环机制提供了新的科学依据。
相关成果发表于大气科学领域著名期刊Atmospheric Chemistry and Physics。地科院2025级博士研究生张超为论文第一作者，孙若愚教授为通讯作者。研究获国家自然科学基金项目（42373011、42421003）和天津市杰出青年科学基金项目（23JCJQJC00280）资助。
文章信息：Chao Zhang(张超), Xiaomiao Mu(母小苗), Ruoyu Sun*(孙若愚), Songjing Li(李松旌), Zhao Wang(王钊), Xinguang Li(李昕光), Muhammad Asif Sherliyat(穆罕默德·阿西夫·谢尔利亚特), Xiaojian Wang(王晓建), Yi Liu(刘羿), Wang Zheng(郑旺), and Jiubin Chen(陈玖斌). 2026. Long-term mercury isotope evidence for a shift toward background-dominated urban atmospheric mercury in North China under sustained emission controls. Atmos. Chem. Phys., 26(8), 5747–5761. https://doi.org/10.5194/acp-26-5747-2026
