自工业革命以来，化石燃料的燃烧和含汞矿物的开发使得大量的汞进入生态系统。由于汞能够在环境中长时间的停留且能够转化成生物毒性巨大的甲基汞，而对人类和野生动物的安全构成威胁。因此，汞已经成为全球关注的持久性污染物。大量的燃烧煤炭以及含汞物品的生产，使得我国成为世界上最大的汞的排放国和消费国，同时也是汞污染最为严重的国家之一。然而，环境介质中的汞的浓度极低，对环境中汞的行为的研究还极具挑战。目前对我国汞污染的认识还非常的有限，特别
是与大气和海洋汞循环相关的研究还处于起步阶段。
本研究通过结合海岸站点（国家海洋局成山头海洋监测站）的长期观测和依托中国科学院海洋研究所组织的覆盖整个黄海海域的观测（“2010 黄海科学考察”），系统研究黄海地区大气与海洋汞循环的耦合。在为期3 年的研究中（2007 10），深入认识黄海海岸及开阔海域大气中气态汞（包括气态元素汞和颗粒物汞）的浓度水平和时空变化特征，大气汞沉降（包括湿沉降和空旷地总沉降）通量及其影响因素。
通过建立可用于海水中不同形态（包括溶解态、颗粒物态和可溶态）的超痕量汞的分析方法，研究黄海海岸及开阔海域海水中多种形态的汞的浓度水平、时空分布特征及其影响因素，重点研究黄海海岸及开阔海域中溶解性气态汞的浓度水平、时空变化特征，并进一步评估气态汞的海气交换通量及其影响因素。最后，在本研究的结果及其他相关研究的基础上，首次评估黄海海域的汞的收支，探寻影响黄海汞循环的重要过程，评估东亚地区人类活动对黄海汞循环的影响及黄海在东亚地区汞循环中的作用。
通过成山头海岸站的定点观测表明，黄海海岸大气中的气态元素汞和颗粒物汞的浓度水平明显高于北半球背景地区。“2010 黄海科学考察”的结果也清晰地反映了我国东部沿海海域大气中气态元素汞的浓度明显高于远离陆地的开阔海域。这表明来自亚洲内陆，特别是我国北部和东部沿海地区的长距离输送能够显著地影响我国下风向大气汞的浓度水平。值得注意的是，在有利的气象条件下，来自日本及朝鲜半岛的人为活动所排放的大气汞也能影响到我国东部沿海地区。
成山头大气汞的沉降通量同我国区域背景地区的强度相当，略高于北美的区域背景地区。其主要原因是由于成山头站位于海岸地区，在多数时间，特别是夏秋季节主要受来自海洋相对洁净的气团的影响。成山头海岸海水中的汞的观测结果表明，该海岸海水未明显受到直接汞排放的影响。通过分析海水中不同形态的汞可以看出，海岸未过滤海水中的汞绝大部分同颗粒物结合，活性汞占海水总汞较大的比例。而在滤液中，绝大多数的汞为活性汞。有意思的是，气象条件，特别是风场，能够通过增强近岸海水的垂直混合及随之导致的颗粒物再悬浮从而显著地影响海水中总汞的浓度。针对开阔海域的观测表明，黄海海水中汞的浓度显著高于其他开阔大洋，且近岸站点的浓度又显著高于开阔海域的站点。这表明东亚地区的人为活动已经影响了黄海的汞循环，特别是来自我国东部沿海的污染源对黄海海水中的汞有直接的贡献。
四个典型季节的海岸海水中溶解性气态汞及其海气交换通量研究表明，由于受众多因素的影响，海岸海水中溶解性气态汞的浓度变化较为剧烈，但总体来说有明显的季节变化特征，即夏秋季节高，冬春季节低。造成这一现象的主要因素包括夏秋季更强的太阳辐射、更长的日照时间和较低的风速，这些因素有利于表层水体中溶解性气态汞的生成和积累。除了冬季外，其他季节海水中溶解性气态汞在绝大多数的时期相对于其上方大气中的气态元素汞是过饱和的。利用气液交换模型评估该
海岸气态汞的海气交换通量表明，除了冬季极小的由大气到海水的净沉降外，其他的三个季节气态元素汞通量方向都是由表层海水向上方大气的净排放，且其排放的季节变化特征同表层海水中溶解性气态汞的季节变化相同。
2010 年7 月在黄海海域进行的“2010 黄海科学考察”表明，整个航次期间所有站点的表层海水中溶解性气态汞相对于其上方的大气中的气态元素汞都是过饱和的，且黄海表层海水中的溶解性气态汞的浓度明显高于其他类似海域。造成这一现象的主要原因包括：（1）该航次在7 月份进行，该期间对应着最强的太阳辐射，进而有利于光致还原所导致的溶解性气态汞的生成；（2）黄海非常高的初级生产力也将有利于生物活动所带来的溶解性气态汞的产生。受航次期间高的溶解性气态汞和高的风速的共同影响，该期间表层海水气态汞的排放通量显著高于其他海域。
结合本研究的结果及其他相关信息，本论文首次评估了黄海海水中的汞库及汞的年输入（包括：大气的干湿沉降和河流的输入）和输出通量（包括：表层海水气态汞的排放、随水体中颗粒物的沉积和渔业捕捞）。初步评估的结果表明，除了渔业捕捞外，上述的其他过程在黄海的汞循环中都有重要的影响。其中表层海水气态汞的逸出是最大的分量。其他的直接或间接受人为活动影响的分量，如河流的输入、大气干湿沉降等，也在黄海汞循环中占有重要作用。现有的评估表明，每年从黄海
海水中汞的输出量要大于其输入量，但考虑到应用于现有评估的众多参数还有很大的不确定性，对黄海汞循环的评估还需要未来进一步的研究。