《Environmental Pollution》：Atmospheric mercury speciation at the Monte Curcio GAW/GMOS high-altitude observatory: A multi-year (2015–2023) assessment of long-range transport and regional dynamics in the Central Mediterranean basin
编辑推荐：
高海拔站点为了解背景化学提供了独特视角，但将长距离传输与局地山地动力学解耦仍具挑战性。本研究展示了蒙特库尔乔观测站2015–2023年TGM/GEM、GOM和PBM的综合高分辨率多年记录。该站战略位置非常重要，因为它位于地中海盆地内——一个公认的气候与汞热点区
高海拔站点为了解背景化学提供了独特视角，但将长距离传输与局地山地动力学解耦仍具挑战性。本研究展示了蒙特库尔乔观测站2015–2023年TGM/GEM、GOM和PBM的综合高分辨率多年记录。该站战略位置非常重要，因为它位于地中海盆地内——一个公认的气候与汞热点区域，能够观测自由对流层和区域边界层动力学。从季节性和日循环两方面对大气传输和化学动态进行了全面评估。为识别主要气团传输路径，聚类分析与浓度加权轨迹（CWT）模型相结合，成功定位了越境源区。TGM/GEM浓度保持在背景均值1.3±0.2 ng m?3附近，冬季达到峰值（1.43±0.24 ng m?3），原因是中欧和东欧的显著大陆足迹，由冷季边界层压缩捕获地表排放所致。PBM表现出类似行为，其CWT图显示冬季存在一个巨大的大陆热点。相反，尽管存在公认的测量不确定性，GOM水平在春季和夏季达到峰值，CWT图显示其具有原始海洋特征，由活跃的自由对流层光化学氧化驱动。多参数季节相关性揭示GOM和PBM之间存在强耦合（Rs=0.52–0.76），表明存在动态的气-粒分配平衡。夏季，强烈太阳辐射维持了持续的正午GEM地表再排放，同时加速了GEM通过氧化为GOM和PBM的光化学消耗，后两者的日峰值出现在下午晚些时候。暖季氧化能力增强的证据是GOM与臭氧（O3，Rs=0.28）呈正Spearman相关，与相对湿度（RH，Rs=?0.43）呈强负相关。同时，暖季与混合比的正相关提供了对流边界层将低海拔的水分和汞富集气团输送到站点高度的证据。虽然分时段趋势分析显示TGM/GEM在最初几年（2015–2018）局地下降，但在整个2015–2023记录中检测到显著的整体上升趋势，为0.02 ng m?3 yr?1。这种多年增强可能表明自然逸散和遗留排放的相对贡献日益增加，超过了区域人为减缓努力，从而有效填补了地中海中部盆地的关键知识空白。
题目：蒙特库尔乔高海拔观测站大气汞形态多年演变——地中海中部长距离传输与区域动力学解读
汞（Hg）是一种全球性、持久性且具有生物累积性的有毒重金属，大气是其主要的传输库和反应介质。地中海盆地因强烈的自然排放（如活火山和地热区）以及厚重的人为遗留排放，成为汞的生物地球化学热点。尽管1990年至2023年意大利人为汞排放减少了约65%，但区域汞收支仍受自然源和气候驱动的历史遗留汞再排放的强烈影响。高海拔观测站能够同时采样大陆行星边界层（PBL）和自由对流层（FT），但将长距离传输与局地山地动力学分离开来仍然困难。位于地中海中部的蒙特库尔乔（MCU）观测站是GAW/GMOS网络中的战略高海拔节点，然而此前缺乏针对该站点的高分辨率汞形态多年评估。因此，本研究旨在填补这一空白。论文发表于《Environmental Pollution》。
研究人员分析了2015–2023年MCU观测站的总气态汞/气态元素汞（TGM/GEM）、气态氧化汞（GOM）和颗粒结合汞（PBM）的多年高分辨率数据，结合气象参数、ERA5再分析边界层高度和地表太阳辐射（SSRD）、HYSPLIT后向轨迹聚类与浓度加权轨迹（CWT）模型，以及EDGAR v8.0排放清单，系统评估了汞形态的季节性和日变化、长期趋势、传输途径和源-受体关系。主要关键技术方法包括：（1）采用Tekran 2537A/X、1130和1135集成系统，通过冷蒸气原子荧光光谱法（CVAFS）测定GEM、GOM和PBM，遵循UNI EN 15852和GMOS协议；（2）利用GMOS数据质量管理系统（G-DQM）进行质量控制，并在R软件中用Theil-Sen估计和Mann-Kendall检验分析趋势；（3）使用HYSPLIT v5.2模型计算72小时后向轨迹，基于GDAS1气象再分析数据，进行季节聚类和CWT建模；（4）整合EDGAR v8.0高分辨率排放清单识别热点源区。样本来源为MCU观测站（CNR管理，位于意大利卡拉布里亚的Sila国家公园，海拔1796 m）。
### 大气汞形态与季节动态
通过多年观测，TGM/GEM小时均值1.33±0.23 ng m
?3，冬季最高（1.43±0.24 ng m
?3），春季最低（1.28±0.20 ng m
?3）。GOM呈双峰季节变化，冬季和夏季均约10 pg m
?3；PBM则呈单峰冬季最大值（9.5±6.8 pg m
?3）。季节箱线图和多参数统计表明，冬季TGM/GEM和PBM的升高与冷季边界层压缩和取暖排放有关，而GOM的夏峰则与光化学氧化有关。
### 日变化：局地气象与大气过程
所有季节TGM/GEM均呈现正午（10:00–12:00 UTC）峰值，由白天太阳辐射驱动的坡风传输和地表再排放造成。夏季GOM和PBM在15:00前后出现峰值，与光化学氧化和气-粒分配有关；冬季PBM峰值在10:00，由浅PBL捕获人为颗粒物所致。风向分析表明，日变化主要受垂直混合和PBL演变控制，而非局地往返环流。
### 水汽与TGM/GEM相关性：追溯气团起源
冬季和春季TGM/GEM与水汽混合比（w）相关性弱（R
s=0.12和0.05），表明站点位于干燥FT气团中；夏季和秋季呈显著正相关（R
s=0.22和0.27），证明对流PBL将低海拔水分和汞富集空气向上输送。
### 多年趋势
完整时段（2015–2023）显示TGM/GEM呈显著上升趋势，斜率为+0.02 ng m
?3 yr
?1。分时段分析发现，2015–2018年呈快速下降（?0.17 ng m
?3 yr
?1），而2018–2023年转为稳定/反弹（+0.02 ng m
?3 yr
?1），表明人为减排的效益正被自然逸散和遗留汞再排放所抵消。
### 参数间相关性
季节相关矩阵显示，GOM和PBM在所有季节都呈强正相关（R
s=0.52–0.76），支持气-粒分配平衡。夏季GOM/PBM与温度、SSRD、PBL高度正相关，与RH负相关（GOM与RH R
s=?0.48），与O
3正相关（R
s=0.27–0.29），表明活跃的光化学氧化。
### 季节聚类分析与EDGAR排放清单
通过HYSPLIT聚类和CWT，冬季TGM/GEM和PBM高值来自中欧、东欧和巴尔干地区的人为排放，受压缩PBL捕获后长距离输送。夏季GOM则呈现海洋/沿海特征，源于自由对流层光化学氧化和沉降。EDGAR v8.0叠加显示，冬季运输路径穿过高密度工业网格，与观测高浓度一致。
讨论指出，2018年后TGM/GEM反弹与全球监测网络观察到的转折一致，可能由气候变化反馈增强遗留汞再排放所致。GOM和PBM作为半定量操作指标，用于趋势分析可靠，而绝对值需谨慎。研究结论部分原文翻译为：MCU高海拔观测站的多年监测凸显了TGM/GEM的非线性长期趋势。从2015—2018年的急剧下降转为2018年后的稳定和恢复阶段，表明欧洲区域排放控制的直接效益正进入收益递减阶段。这一结构性转变可能反映了地中海汞收支的转移，主要工业减排日益被气候驱动的反馈所抵消，后者促进遗留汞的动员和自然逸散。在较短的时标上，所有季节TGM/GEM日变化的系统性正午峰值证实，局地至区域的太阳驱动地表再排放和对流边界层混合主导了高海拔汞负荷，在辐射峰值时段压过背景信号。同时，该工作强调了将GOM和PBM数据集视为半定量操作指标的必要性。尽管由于公认的采样挑战，在绝对定量确定方面需要谨慎，但这些操作组分在捕捉稳健的日变化、季节和区域传输趋势方面非常有效。与EDGAR v8.0清单整合时，HYSPLIT轨迹分析成功地将局地热力学控制与大陆尺度传输解耦。冬季TGM/GEM和PBM的累积凸显了中欧和东欧及巴尔干地区人为排放的持续影响，这些排放被困在压缩的PBL下。相反，暖季GOM值的增加强调了地中海盆地上方自由对流层下沉和强烈光化学氧化途径的主导作用。最终，这些发现强调，在MCU等关键哨兵观测站进行连续、多年汞形态监测，对于在变化的环境条件下评估Minamata公约等全球监管框架的实际有效性仍然至关重要。
