近日，中國科學院地球化學研究所環境地球化學國家重點實驗室馮新斌研究員與王訓研究員團隊根據青藏高原全境50個濕地沉積物柱芯，解析了近兩百年來全球變暖與人類活動影響疊加下的青藏高原濕地汞累積的時空格局，厘清了青藏高原季風區與非季風區濕地汞累積的兩種獨特分布模式，論文發表在《國家科學評論》。

圖1. 青藏高原典型的濕地景觀

青藏高原濕地：潛在汞污染影響的脆弱生態系統區

青藏高原是中國也是世界上影響力重大的生態調節區，是中國濕地分布海拔最高、最集中的地區，濕地資源豐富，擁有最完整、最原始的濕地生態系統和其他許多濕地不具備的特征，濕地類型極為獨特。青藏高原濕地是亞洲生態安全的屏障，具有水源供給、生物多樣性保護和環境調節等重要功能，同時也是全球變化敏感區、受人類活動影響的脆弱區。

汞具有極強的生物毒性，能在大氣中進行長距離遷移傳輸造成全球性的污染。工業革命以來人類活動急劇加強，目前全球正面臨著嚴峻的汞污染形勢，這嚴重威脅全球生態安全和人體健康。鑒于此，聯合國環境規劃署于2013年10月達成一項具有法律約束力的國際汞公約—《關于汞的水俁公約》，該公約旨在控制和削減全球人為汞的排放和含汞產品的使用，保護人類健康與生態安全。

近兩百年來，人類活動影響與氣候變化加劇了青藏高原濕地的脆弱性，使高原濕地保護面臨一系列挑戰。全球低海拔區域的研究均表明濕地是汞重要的源和匯，是汞污染的敏感區。當前青藏高原周邊的南亞、東南亞地區人類活動排放的污染物，在季風的影響下，通過大氣長距離跨境遷移進入青藏高原腹地，已成為威脅青藏高原生態環境安全的關鍵因素之一。故而，探究過去兩百年來全球變暖與人類活動影響疊加下的青藏高原濕地汞循環過程，對于維護青藏高原濕地生態系統的生態環境安全及國家汞履約談判具有重要意義。

圖2. 青藏高原濕地季風區與非季風區沉積物汞累積的縱向模式。其中，a為整體濃度的空間分布，b為縱向模式的空間格局，c-e為表層高汞、亞表層高汞及無明顯趨勢的整體展現。

汞的分布格局與源匯過程

中國科學院地球化學研究所馮新斌研究員與王訓研究員團隊與云南大學生態與環境學院盧蒙教授團隊通過協同攻關，運用多維同位素年代學技術與汞穩定同位素示蹤技術，解析了青藏高原全境50個濕地50 cm深的沉積物柱芯汞的分布格局與源匯過程。結果表明：

在季風區，濕地沉積物汞最為典型的分布模式是表層含量高，隨深度遞減的“表層高汞”的縱向格局。同時，沉積物的有機質的年齡遠高于沉積物埋藏的年齡，汞的年際沉積通量增幅遠高于含量的升高幅度。

造成上述分布模式的原因有兩個方面。一是，自工業革命以來，全球人為活動排放汞量穩步增加，特別是1950年以后，南亞、東南亞與我國西南區域汞排放顯著增加，這些人類活動排放的汞隨季風長距離遷移傳輸，沉降在季風區的濕地沉積物中。此外，青藏高原自上世紀五十年代以來，冰川與永凍土在全球變暖影響下加速消融，原先庫存這些介質的汞與有機碳，隨徑流的攜帶作用，沉積在下游的濕地生態系統。這種現象在冰前湖濕地更為顯著。

圖3. 季風區三個典型沉積物柱芯的汞、碳及其各同位素的年代學分布情況。其中，DS1與DS2采集于若爾蓋濕地的沉積物，DS3采集于唐古拉山冰前濕地。

在非季風區，濕地沉積物汞最為典型的分布模式是沉積物的某一亞表層的汞含量突然升高的“亞表層突高”的縱向格局。同時，也出現沉積物的有機質的年齡遠高于沉積物埋藏的年齡，汞的年際沉積通量增幅遠高于含量的升高幅度的現象。

造成上述的原因主要是，在非季風區，由于局部地勢海拔較高，特別喜馬拉雅山脈的阻擋屏蔽作用，長距離傳輸沉降的人為活動汞較之于季風區減弱；同時，天然降水較少，濕地的水源補給主要依靠凍土與冰川的消融；進而，受到全球變暖與局地的氣候變化影響效應顯著；在過去幾十年間，局地的水文環境可能在某些年份突變，造成上游冰川和凍土區域的汞加速累積在沉積物中，產生“亞表層突高”的奇異現象。

圖4. 非季風區兩個典型沉積物柱芯的汞、碳及其各同位素的年代學分布情況。其中，DS4采集于班公湖附近的濕地，DS5為那曲地區的濕地沉積物。

前景與意義

1. 發現了季風區與非季風區濕地汞累積的不同模式，對于理解青藏高原區域汞循環，構建青藏高原汞循環模型至關重要。

2. 濕地是汞的顯著敏感區，未來人類活動疊加氣候變化的影響，先前庫存在冰川與凍土汞遷移累積至下游濕地，造成濕地汞污染風險增加，特別是位于冰前湖的濕地。

3. 各種同位素技術交叉融合，為解析復雜區域的汞循環提供了新視角。

了解詳情，請閱讀原文：

Influence of global warming and human activity on mercury accumulation patterns in wetlands across the Qinghai-Tibet Plateau. National Science Review. doi: 10.1093/nsr/nwae414

來源: 《中國科學》雜志社