APP 近日，中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所環(huán)境地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室馮新斌研究員與王訓(xùn)研究員團(tuán)隊(duì)根據(jù)青藏高原全境50個(gè)濕地沉積物柱芯，解析了近兩百年來全球變暖與人類活動(dòng)影響疊加下的青藏高原濕地汞累積的時(shí)空格局，厘清了青藏高原季風(fēng)區(qū)與非季風(fēng)區(qū)濕地汞累積的兩種獨(dú)特分布模式，論文發(fā)表在《國家科學(xué)評(píng)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(tài)系統(tǒng)區(qū)
青藏高原是中國也是世界上影響力重大的生態(tài)調(diào)節(jié)區(qū)，是中國濕地分布海拔最高、最集中的地區(qū)，濕地資源豐富，擁有最完整、最原始的濕地生態(tài)系統(tǒng)和其他許多濕地不具備的特征，濕地類型極為獨(dú)特。青藏高原濕地是亞洲生態(tài)安全的屏障，具有水源供給、生物多樣性保護(hù)和環(huán)境調(diào)節(jié)等重要功能，同時(shí)也是全球變化敏感區(qū)、受人類活動(dòng)影響的脆弱區(qū)。
汞具有極強(qiáng)的生物毒性，能在大氣中進(jìn)行長距離遷移傳輸造成全球性的污染。工業(yè)革命以來人類活動(dòng)急劇加強(qiáng)，目前全球正面臨著嚴(yán)峻的汞污染形勢(shì)，這嚴(yán)重威脅全球生態(tài)安全和人體健康。鑒于此，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署于2013年10月達(dá)成一項(xiàng)具有法律約束力的國際汞公約—《關(guān)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(chǎn)品的使用，保護(hù)人類健康與生態(tài)安全。
近兩百年來，人類活動(dòng)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(hù)面臨一系列挑戰(zhàn)。全球低海拔區(qū)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(qū)。當(dāng)前青藏高原周邊的南亞、東南亞地區(qū)人類活動(dòng)排放的污染物，在季風(fēng)的影響下，通過大氣長距離跨境遷移進(jìn)入青藏高原腹地，已成為威脅青藏高原生態(tài)環(huán)境安全的關(guān)鍵因素之一。故而，探究過去兩百年來全球變暖與人類活動(dòng)影響疊加下的青藏高原濕地汞循環(huán)過程，對(duì)于維護(hù)青藏高原濕地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)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(fēng)區(qū)與非季風(fēng)區(qū)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(shì)的整體展現(xiàn)。
汞的分布格局與源匯過程
中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所馮新斌研究員與王訓(xùn)研究員團(tuán)隊(duì)與云南大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院盧蒙教授團(tuán)隊(duì)通過協(xié)同攻關(guān)，運(yùn)用多維同位素年代學(xué)技術(shù)與汞穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)，解析了青藏高原全境50個(gè)濕地50 cm深的沉積物柱芯汞的分布格局與源匯過程。結(jié)果表明：
在季風(fēng)區(qū)，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(shí)，沉積物的有機(jī)質(zhì)的年齡遠(yuǎn)高于沉積物埋藏的年齡，汞的年際沉積通量增幅遠(yuǎn)高于含量的升高幅度。
造成上述分布模式的原因有兩個(gè)方面。一是，自工業(yè)革命以來，全球人為活動(dòng)排放汞量穩(wěn)步增加，特別是1950年以后，南亞、東南亞與我國西南區(qū)域汞排放顯著增加，這些人類活動(dòng)排放的汞隨季風(fēng)長距離遷移傳輸，沉降在季風(fēng)區(qū)的濕地沉積物中。此外，青藏高原自上世紀(jì)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(zhì)的汞與有機(jī)碳，隨徑流的攜帶作用，沉積在下游的濕地生態(tài)系統(tǒng)。這種現(xiàn)象在冰前湖濕地更為顯著。
圖3. 季風(fēng)區(qū)三個(gè)典型沉積物柱芯的汞、碳及其各同位素的年代學(xué)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(fēng)區(qū)，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(shí)，也出現(xiàn)沉積物的有機(jī)質(zhì)的年齡遠(yuǎn)高于沉積物埋藏的年齡，汞的年際沉積通量增幅遠(yuǎn)高于含量的升高幅度的現(xiàn)象。
造成上述的原因主要是，在非季風(fēng)區(qū)，由于局部地勢(shì)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(dòng)汞較之于季風(fēng)區(qū)減弱；同時(shí)，天然降水較少，濕地的水源補(bǔ)給主要依靠?jī)鐾僚c冰川的消融；進(jìn)而，受到全球變暖與局地的氣候變化影響效應(yīng)顯著；在過去幾十年間，局地的水文環(huán)境可能在某些年份突變，造成上游冰川和凍土區(qū)域的汞加速累積在沉積物中，產(chǎn)生“亞表層突高”的奇異現(xiàn)象。
圖4. 非季風(fēng)區(qū)兩個(gè)典型沉積物柱芯的汞、碳及其各同位素的年代學(xué)分布情況。其中，DS4采集于班公湖附近的濕地，DS5為那曲地區(qū)的濕地沉積物。
前景與意義
1. 發(fā)現(xiàn)了季風(fēng)區(qū)與非季風(fēng)區(qū)濕地汞累積的不同模式，對(duì)于理解青藏高原區(qū)域汞循環(huán)，構(gòu)建青藏高原汞循環(huán)模型至關(guān)重要。
2. 濕地是汞的顯著敏感區(qū)，未來人類活動(dòng)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(fēng)險(xiǎn)增加，特別是位于冰前湖的濕地。
3. 各種同位素技術(shù)交叉融合，為解析復(fù)雜區(qū)域的汞循環(huán)提供了新視角。
了解詳情，請(qǐng)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
