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汞（Hg）是一種全球性污染物，隨人為活動或自然過程排放進入大氣環境，經大氣循環傳輸并沉降累積至陸地生態系統。土壤是陸地生態系統中最大的活躍汞儲庫之一，儲存了陸地生態系統至少90%以上的汞。土壤累積的汞一方面可被還原為Hg0重新排放到大氣中從而增加大氣汞負荷，另一方面隨地表徑流進入水生生態系統，轉化為毒性更強的甲基汞（MeHg）并通過食物鏈富集放大，造成潛在生態環境安全與人體健康威脅。因此了解土壤汞的來源特征和累積過程，是定量汞的全球生態風險、評估汞暴露對人類和野生動物的潛在風險的前提與基石。
青藏高原位于我國西南部，平均海拔在4000 米以上，被譽為世界“第三極”，擁有一個相對孤立而脆弱的高寒生態系統。青藏高原對環境與氣候變化極其敏感，其氣溫升高速度約為全球平均速度的2-3倍。與極地地區不同，青藏高原位于中緯度地區，毗鄰世界上污染較為嚴重的地區，如南亞、東亞和東南亞。先前冰芯與湖泊沉積物柱的研究發現，1860年以來汞在青藏高原土中呈現顯著累積趨勢。然而，由于青藏高原復雜的地形特征以及較困難的采樣條件，青藏高原表層土壤汞的分布與來源有待深入研究。
中國科學院地球化學研究所馮新斌研究員領導的團隊基于在青藏高原區域尺度的樣本采集與汞穩定同位素的示蹤技術，厘清了青藏高原地區土壤汞的積累分布及其影響因素，量化了土壤汞的來源組成，并初步揭示了氣候變暖對高寒生態系統土壤汞的累積過程影響作用。相關結果可總結如下兩點：
（1）青藏高原表層土壤汞存在顯著富集，不同植被覆蓋類型下表層土壤汞濃度呈現出較大的空間變異性，表現為森林>草甸>草原>灌叢。植被分布格局對表層土壤汞濃度空間異質性影響最為明顯，而空間地形和氣候變化可通過影響降水量、植被生物量以及土壤有機碳含量，間接控制青藏高原表層土壤汞濃度的空間分布。基于植被格局的協同克里金空間插值結果表明，整個青藏高原表層10cm厚土壤中汞儲量為8200±3292 噸。
（2）基于汞同位素源解析模型發現，植被介導的大氣零價汞沉降是塑造青藏高原土壤汞累積的關鍵過程。對于森林、草甸、灌叢和草原表層土壤，大氣零價汞沉降輸入的貢獻分別為62.2±12.5%，45.1±11.7%，50.9±9.7%，50.4±12.7%，大氣二價汞沉降輸入的貢獻分別為10.2±4.2%，18.3±6.5%，14.0±5.7%，16.5±7.6%，地質來源汞的貢獻分別為27.7±8.7%，36.6±6.8%，35.2±4.9%，33.1±10.0%。結合青藏高原植被NDVI的變化率，近40年全球變暖導致的植被生產力增加導致青藏高原表層0-10 cm土壤汞儲量增加速率可能約為16.5 Mg yr-1。
圖1. 青藏高原表層土壤汞的樣點采集空間分布。
圖2. 青藏高原表層土壤汞分布及不同來源累積貢獻。
上述研究成果發表在環境科學與地球科學研究領域期刊Environmental Science & Technology（《環境科學與技術》）上。該研究得到了國家自然科學基金項目（42122053）和中國科學院先導專項A（XDA2004050201）的資助。
論文信息：Nantao Liu, Xinyuan Cai, Longyu Jia, Xun Wang, Wei Yuan, Che-Jen Lin, Dingyong Wang, and Xinbin Feng; Quantifying Mercury Distribution and Source Contribution in Surface Soil of Qinghai-Tibetan Plateau Using Mercury Isotopes; Environmental Science & Technology Article. DOI: 10.1021/acs.est.2c09610
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