鹰潭站在Nature Reviews Earth & Environment上发表研究综述: 植被汞吸收及其对全球循环的影响

作者：鹰潭站   更新时间：2021-03-19

      汞是一种全球性污染物，人类活动、生物质燃烧、地质成因、历史遗留等每年向大气中排放大量的汞，而陆地生态系统每年向大气中释放汞高达4120吨，其中高达三分之二的汞通过大气长距离传输后重新沉降到陆地生态系统。因此，旨在控制人类活动造成的汞污染的多边环境条约-《水俣公约》(《国际汞公约》)签字国已经达到100多个。作为地球表生生态系统的主要组成部分，生物圈汞污染是各国科学家和环境政策决策者普遍关注的重要科学问题。植被作为生物圈的核心组分，从大气中吸收的汞沉降到地表成为土壤中汞的主要来源，也是大气汞去除的重要途径。2021年3月16日，中国科学院南京土壤研究所鹰潭红壤生态实验站周俊助理研究员联合麻塞诸塞大学罗威尔分校Daniel Obrist教授，加拿大环境与气候变化部Ashu Dastoor和Andrei Ryjkov以及瑞士巴塞尔大学Martin Jiskra在Nature子刊Nature Reviews Earth & Environment上发表了题为“Vegetation uptake of mercury and impacts on global cycling”的综述文章，系统梳理与综述植被汞的来源以及与大气汞的交换通量，并用模型模拟在有/无植被情况下全球大气汞浓度和沉降变化。

       通过收集230篇文献、440个研究点的2490个植被汞数据，文章综述了树叶和植被生态系统中汞的来源、分布与汇。通量观测和汞稳定同位素分析的大量研究证实，维管束植被叶片中的汞90%以上来自气孔对大气元素汞（Hg⁰）的吸收，且通过韧皮部运输储存在树干中，甚至根中，植被地上部分88%（79-100% IQR）的汞是来自大气汞的贡献，非维管束植物（苔藓、地衣等）汞76%-86%来自大气Hg⁰。当前，经验模型通过监测森林凋落物和穿透雨沉降总和估算植被覆盖区大气汞沉降仅代表植被汞沉降的下限，因为并没有考虑通过木质部、非维管植物以及整个植物枯死而造成的汞沉降。

      文章通过GEM-MACH-Hg模型评估植被吸收对当前大气中汞循环的影响，发现全球每年汞的总沉降量约为6400吨，其中44%沉降到陆地生态系统。在陆地生态系统汞沉降过程中，干、湿沉降分别占62-74%和26-38%，而植被吸收大气汞造成的干沉降占总干沉降的3/4，是陆地生态系统中去除大气汞最主要方式，每年高达1180-1410吨。模型结果还显示，植被对大气Hg⁰的吸收使大气汞滞留时间缩短8-10个月，大气汞浓度降低25%-35%。
                                                             
      文章最后指出，植被吸收的大气汞沉降到土壤后，被转移到下游淡水生态系统和沿海海域，成为水生生物汞的主要来源。许多领域需要进一步研究，才能够有助于我们对植被吸收汞过程及其对全球汞循环影响的深入理解，特别是评估气候和土地利用变化对全球汞循环的影响受制于对整个过程的掌控，观测的约束和模型的表示等，以及对整个生态系统大气汞沉降的观测需要加强。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s43017-021-00146-y