清華新聞網(wǎng)12月23日電 近日，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院王書(shū)肖教授團(tuán)隊(duì)結(jié)合全球自然沉積物中汞累積通量和數(shù)值模擬的大氣汞沉降結(jié)果，研究揭示了全球生態(tài)系統(tǒng)對(duì)大氣汞輸入變化的響應(yīng)規(guī)律，為制定有效的汞污染生態(tài)修復(fù)策略具有重要參考價(jià)值。
汞因其高毒性和生物富集能力，被世界衛(wèi)生組織（WHO）列為重大公共衛(wèi)生關(guān)切的十大化學(xué)品類之一。人為活動(dòng)如金屬冶煉和化石燃料燃燒，以及自然活動(dòng)如火山噴發(fā)，是汞的主要來(lái)源。這些活動(dòng)釋放的汞主要以氣態(tài)形式存在，因此可以長(zhǎng)距離傳播，最終通過(guò)干沉降和濕沉降過(guò)程，污染全球陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)。汞污染現(xiàn)已成為全球性的環(huán)境問(wèn)題之一。
盡管汞污染歷史悠久，但關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)中長(zhǎng)時(shí)間序列的汞污染數(shù)據(jù)仍然稀缺，不同生態(tài)系統(tǒng)對(duì)大氣汞輸入變化的響應(yīng)規(guī)律仍不清楚。王書(shū)肖團(tuán)隊(duì)首先構(gòu)建了一個(gè)涵蓋冰、泥炭、湖泊和海洋沉積物的全球自然沉積物汞累積數(shù)據(jù)庫(kù)。分析結(jié)果表明，1700年至2012年間，這四種沉積物中的汞通量增加了5至9倍。研究結(jié)合全球自然沉積物的汞累積通量和GEOS-Chem模型模擬的全球大氣汞沉降，比較了不同生態(tài)系統(tǒng)對(duì)大氣汞沉降變化的響應(yīng)。結(jié)果顯示，湖泊和泥炭沉積物的汞通量與大氣汞沉降呈現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)，而冰川和海洋對(duì)大氣沉降變化的響應(yīng)則不明顯。這一結(jié)果表明，為恢復(fù)受汞污染影響的高原冰川和海洋生態(tài)系統(tǒng)，目前控制大氣汞排放及沉降的環(huán)境政策可能效果有限，因此需要針對(duì)這些生態(tài)系統(tǒng)制定更有針對(duì)性的修復(fù)策略。
研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)達(dá)地區(qū)和發(fā)展中地區(qū)沉積物中汞累積的時(shí)空變化也顯示出顯著差異。在發(fā)展中地區(qū)，如東亞和非洲，湖泊沉積物中的汞累積通量呈上升趨勢(shì)，這主要是由于煤炭使用、小規(guī)模手工冶金活動(dòng)和工業(yè)發(fā)展的綜合影響。而在發(fā)達(dá)地區(qū)，如歐洲，自1950年以來(lái)，湖泊和泥炭沉積物中的汞通量顯著下降，這證明了當(dāng)?shù)丨h(huán)境政策的有效性。相比之下，同為發(fā)達(dá)地區(qū)的北美，其湖泊和泥炭中的汞累積通量并沒(méi)有顯著下降，這一差異可能是因?yàn)楸泵涝谘芯繒r(shí)間范圍內(nèi)仍消耗了較多的煤炭。因此，這一時(shí)空變化分析強(qiáng)調(diào)了煤炭消費(fèi)對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)（尤其是沉積物）汞污染的貢獻(xiàn)。
各地區(qū)分沉積物種類的汞累積通量年際變化（1700-2012）
研究跨學(xué)科地結(jié)合了自然地理學(xué)和大氣科學(xué)的方法，將沉積物汞累積與大氣汞沉降聯(lián)系起來(lái)，為研究生態(tài)系統(tǒng)對(duì)污染輸入變化的反應(yīng)提供了新的途徑；編制了1700年至2012年全球自然沉積物汞累積數(shù)據(jù)庫(kù)，并模擬了1980年至2012年的全球大氣汞沉降，為支持未來(lái)科學(xué)研究和政策設(shè)計(jì)提供了重要數(shù)據(jù)集；通過(guò)比較不同地區(qū)和生態(tài)系統(tǒng)的沉積物汞累積通量，識(shí)別出了汞累積較高的關(guān)鍵地區(qū)，對(duì)今后制定有效的汞污染生態(tài)修復(fù)策略提供了支撐。
相關(guān)研究成果近日以“自然沉積物中汞累積通量揭示生態(tài)系統(tǒng)對(duì)大氣汞沉降變化的響應(yīng)”（Mercury records from natural archives reveal ecosystem responses to changing atmospheric deposition）為題，發(fā)表于《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》（National Science Review,NSR）。
清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院陳琴琴博士為論文第一作者，王書(shū)肖為論文通訊作者。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、博士后國(guó)際交流計(jì)劃引進(jìn)項(xiàng)目、清華大學(xué)水木學(xué)者基金和環(huán)境模擬與污染控制國(guó)家重點(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室專項(xiàng)基金資助。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1093/nsr/nwae417
供稿：環(huán)境學(xué)院
編輯：李華山
審核：郭玲
