清華新聞網(wǎng)12月23日電 近日，清華大學環(huán)境學院王書肖教授團隊結(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)對大氣汞輸入變化的響應規(guī)律，為制定有效的汞污染生態(tài)修復策略具有重要參考價值。
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)切的十大化學品類之一。人為活動如金屬冶煉和化石燃料燃燒，以及自然活動如火山噴發(fā)，是汞的主要來源。這些活動釋放的汞主要以氣態(tài)形式存在，因此可以長距離傳播，最終通過干沉降和濕沉降過程，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)境問題之一。
盡管汞污染歷史悠久，但關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)中長時間序列的汞污染數(shù)據(jù)仍然稀缺，不同生態(tài)系統(tǒng)對大氣汞輸入變化的響應規(guī)律仍不清楚。王書肖團隊首先構(gòu)建了一個涵蓋冰、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。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)對大氣汞沉降變化的響應。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，而冰川和海洋對大氣沉降變化的響應則不明顯。這一結(jié)果表明，為恢復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，因此需要針對這些生態(tài)系統(tǒng)制定更有針對性的修復策略。
研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)達地區(qū)和發(fā)展中地區(qū)沉積物中汞累積的時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，這主要是由于煤炭使用、小規(guī)模手工冶金活動和工業(yè)發(fā)展的綜合影響。而在發(fā)達地區(qū)，如歐洲，自1950年以來，湖泊和泥炭沉積物中的汞通量顯著下降，這證明了當?shù)丨h(huán)境政策的有效性。相比之下，同為發(fā)達地區(qū)的北美，其湖泊和泥炭中的汞累積通量并沒有顯著下降，這一差異可能是因為北美在研究時間范圍內(nèi)仍消耗了較多的煤炭。因此，這一時空變化分析強調(diào)了煤炭消費對全球生態(tài)系統(tǒng)（尤其是沉積物）汞污染的貢獻。
各地區(qū)分沉積物種類的汞累積通量年際變化（1700-2012）
研究跨學科地結(jié)合了自然地理學和大氣科學的方法，將沉積物汞累積與大氣汞沉降聯(lián)系起來，為研究生態(tài)系統(tǒng)對污染輸入變化的反應提供了新的途徑；編制了1700年至2012年全球自然沉積物汞累積數(shù)據(jù)庫，并模擬了1980年至2012年的全球大氣汞沉降，為支持未來科學研究和政策設計提供了重要數(shù)據(jù)集；通過比較不同地區(qū)和生態(tài)系統(tǒng)的沉積物汞累積通量，識別出了汞累積較高的關(guān)鍵地區(qū)，對今后制定有效的汞污染生態(tài)修復策略提供了支撐。
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)對大氣汞沉降變化的響應”（Mercury records from natural archives reveal ecosystem responses to changing atmospheric deposition）為題，發(fā)表于《國家科學評論》（National Science Review,NSR）。
清華大學環(huán)境學院陳琴琴博士為論文第一作者，王書肖為論文通訊作者。研究得到國家自然科學基金、博士后國際交流計劃引進項目、清華大學水木學者基金和環(huán)境模擬與污染控制國家重點聯(lián)合實驗室專項基金資助。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1093/nsr/nwae417
供稿：環(huán)境學院
編輯：李華山
審核：郭玲
