研究發(fā)現(xiàn)：北冰洋邊緣冰區(qū)是大氣汞的重要來源

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記者17日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校環(huán)境科學(xué)與工程系極地環(huán)境與全球變化安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室謝周清教授、樂凡閣博士與國內(nèi)外學(xué)者合作，通過國際北極氣候研究多學(xué)科漂流觀測計(jì)劃，開展了汞的生物地球化學(xué)循環(huán)研究，發(fā)現(xiàn)邊緣冰區(qū)是大氣汞的重要來源，提出了夏季北極大氣汞峰值現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)制。研究成果近日在《自然通訊》發(fā)表。

中國科大供圖

汞是一種劇毒液態(tài)金屬，可以隨大氣環(huán)流進(jìn)行長距離傳輸。由大氣傳輸及沉降等途徑進(jìn)入水體的汞經(jīng)微生物甲基化后，會進(jìn)入水生食物鏈，通過富集、放大作用危害水體生態(tài)環(huán)境，使得汞污染防治不僅成為環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，也是全球環(huán)境治理的重大需求。此前國外研究發(fā)現(xiàn)，北極地區(qū)大氣氣態(tài)單質(zhì)汞(GEM)具有春季濃度虧損、夏季濃度呈現(xiàn)峰值的獨(dú)特季節(jié)變化現(xiàn)象，其夏季平均濃度水平超過北半球背景濃度。但驅(qū)動(dòng)夏季GEM濃度峰值的汞來源及機(jī)制目前仍然存在爭議。

研究團(tuán)隊(duì)在國際北極氣候研究多學(xué)科漂流觀測計(jì)劃期間，對北冰洋海域開展了為期一年的大氣汞在線觀測，并構(gòu)建廣義相加模型對夏季的觀測數(shù)據(jù)做了重點(diǎn)分析。結(jié)果表明，超過63%的GEM變化可以用模型解釋。其中，人為及陸源排放的貢獻(xiàn)不超過2%。海洋排放的貢獻(xiàn)超過52%，是影響北冰洋夏季GEM變化的主導(dǎo)因素。潛在源區(qū)貢獻(xiàn)分析發(fā)現(xiàn)夏季汞的海洋排放主要發(fā)生在邊緣冰區(qū)。根據(jù)估算，該區(qū)域汞排放通量達(dá)到每天每平方米56納克，是開闊水域的2倍多。

研究人員進(jìn)一步預(yù)測了未來邊緣冰區(qū)汞排放在北極快速變化背景下的變化情景：更多的多年海冰將會被更富含鹵素的一年海冰所取代，繼而促進(jìn)活性鹵素的生成及更多大氣汞的氧化沉降，增加邊緣冰區(qū)的汞輸入;海冰進(jìn)一步消融促進(jìn)該區(qū)域海表光照以及初級生產(chǎn)力的提升，繼而提高還原二價(jià)汞能力，釋放更多的大氣汞。

這項(xiàng)研究揭示了北冰洋海冰變化對汞循環(huán)過程的影響，為模式模擬提供了新的約束條件，為正確評估極地生物和人群的汞暴露風(fēng)險(xiǎn)提供了科學(xué)依據(jù)。

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