发达地区和发展中地区沉积物中汞累积的时空变化显示出显著差异

近日，清华大学环境学院王书肖团队结合全球自然沉积物中汞累积通量和数值模拟的大气汞沉降结果，揭示了全球生态系统对大气汞输入变化的响应，论文发表在NationalScienceReview（《国家科学评论》，NSR）上。

汞污染：全球性的环境问题

汞因其高毒性和生物富集能力，被世界卫生组织（WHO）重大公共卫生关切的十大化学品类之一。人为活动如金属冶炼和化石燃料燃烧，以及自然活动如火山喷发，是汞的主要来源。这些活动释放的汞主要以气态形式存在，因此可以长距离传播，最终通过干沉降和湿沉降过程，污染全球陆地和海洋生态系统。尽管汞污染历史悠久，但关于生态系统中长时间序列的汞污染数据仍然稀缺，不同生态系统对大气汞输入变化的响应规律仍不清楚。

本研究：从大气到生态

研究团队首先构建了一个涵盖冰、泥炭、湖泊和海洋沉积物的全球自然沉积物汞累积数据库（见图1）。分析结果表明，1700年至2012年间这四种沉积物中的汞通量增加了五至九倍。结合全球自然沉积物的汞累积通量和GEOS-Chem模型模拟的全球大气汞沉降，比较了不同生态系统对大气汞沉降变化的响应。结果显示，湖泊和泥炭沉积物的汞通量与大气汞沉降呈现出相同的变化趋势，而冰川和海洋对大气沉降变化的响应则不明显。这一结果表明，为恢复受汞污染影响的高原冰川和海洋生态系统，目前控制大气汞排放及沉降的环境政策可能效果有限，因此需要针对这些生态系统制定更有针对性的修复策略。

发达地区和发展中地区沉积物中汞累积的时空变化也显示出显著差异（见图2）。在发展中地区，如东亚和非洲，湖泊沉积物中的汞累积通量呈上升趋势，这主要是由于煤炭使用、小规模手工冶金活动和工业发展的综合影响。而在发达地区，例如欧洲，自1950年以来，湖泊和泥炭沉积物中的汞通量显著下降，这证明了当地环境政策的有效性。相比之下，同为发达地区的北美，其湖泊和泥炭中的汞累积通量并没有显著下降，这一差异可能是因为北美在研究时间范围内仍消耗了较多的煤炭。因此，这一时空变化分析强调了煤炭消费对全球生态系统（尤其是沉积物）汞污染的贡献。

前景与意义