天博科学家破解夏季北极大气汞峰值奥秘—新闻—科学网
来源：天博企业
发表时间:
2024-08-15
近日，中国科学技能年夜学传授谢周清、乐凡阁玻士与海内外学者互助，于国际北极天气研究多学科飘流不雅测规划（MOSAiC）实行时期，开展了有关汞的生物地球化学轮回研究，发明边沿冰区（即海冰彻底笼罩的海疆与坦荡海疆之间的过渡区域）是年夜气汞的主要来历，提出了夏日北极年夜气汞峰值征象的孕育发生机制。研究结果日前揭晓在《天然-通信》。
乐凡阁于德国极星号科考船调试不雅测仪器 中国科年夜供图
汞污染防治刻不容缓
汞于常温常压下是一种剧毒的液态金属，具备较高的挥发性。于年夜气中，汞重要以气态零价汞、气态二价汞以及颗粒联合态二价汞三种情势存于。此中，气态零价汞占年夜气总汞的比例跨越90%，是以气态零价汞的含量靠近在年夜气中总汞的含量。并且气态零价汞于年夜气中逗留时间较长，约0.5年至1年，可以随年夜气环流举行长间隔传输，成为全世界性污染物。由年夜气传输及沉降等路子进入水体的汞，经微生物甲基化后，会进入水生食品链，经由过程富集、放高文用风险水体生态情况。
摄取被汞污染的水产物会影响人体身体康健，对于胃肠道体系、神经体系以至胎儿形成迫害作用，致使听觉及感官障碍、麻痹、言语障碍以致新生婴儿的智障、脑瘫、眼盲等。
针对于全世界汞污染的严重性，结合国情况计划署经由过程一项具备法令约束力的国际条约——关在汞的水俣条约。这使患上汞污染防治不只成为情况范畴的研究热门，也是全世界情况管理的庞大需求。
北极地域于北半球汞轮回历程中饰演着主要的脚色，也是情况汞袒露的敏感地域。最新的北极汞评估陈诉显示，北极生物面对着高程度的汞袒露，糊口于北极的人们是全世界汞袒露程度最高的人群之一。
科学家们提出，汞于北极的迁徙转化与其怪异的天然情况有关。加拿年夜学者在1998年于《天然》上揭晓论文，称研究发明北极地域气态零价汞具备春天浓度吃亏、夏日浓度出现峰值的怪异季候变迁征象，其夏日平均浓度程度跨越北半球配景浓度。可是，夏日气态零价汞浓度峰值的汞来历及机制今朝仍旧存于争议。
北冰洋的局部海冰漫衍图 中国科年夜供图
边沿冰区或者是主导要素
2019年秋季至2020年秋季，谢周清等与互助者于国际北极天气研究多学科飘流不雅测规划时期，于德国极星号科考船安装了Tekran 2537年夜气痕量汞于线阐发仪，率先对于北冰洋海疆开展了为期一年的年夜气汞于线不雅测。他们不雅测发明，气态零价汞浓度体现出以及前人研究近似的夏日峰值。
因而，他们进一步构建了广义相加模子，成立了气态零价汞浓度与报酬排放、区域传输及海洋开释等影响因子之间的瓜葛，评估这些影响因子对于气态零价汞浓度变迁的孝敬。
成果注解，跨越63%的气态零价汞变迁可以用模子注释。此中，报酬及陆源排放的孝敬不跨越2%。海洋排放的孝敬靠近52%，是影响北冰洋夏日气态零价汞变迁的主导要素。
进一阵势，按照潜于源区孝敬阐发发明，夏日汞的海洋排放重要发生于边沿冰区。按照估算，该区域汞排放通量是坦荡水域的2倍多。
终极，研究团队综合多学科不雅测数据阐发，提出了驱动边沿冰区汞开释历程的机制：春天，因为海-冰-气界面光化学反映，使患上年夜量气态零价汞被氧化成为二价汞，沉降在海冰外貌，即春天气态零价汞浓度吃亏。到了夏日，这些沉降堆集于海冰上的二价汞会跟着冰雪熔化进入海水，致使边沿冰区的海水中二价汞含量升高。
因为边沿冰区具备较高的浮游动物量，于夏日海冰熔化及进入海水光照加强的前提下，促成了浮游动物的光互助用，孕育发生年夜量无机物资，进而促成水体二价汞被还原成为零价汞，后者越发轻易挥发进入年夜气中。加之边沿冰区海冰的熔化，削减了海水中零价汞向年夜气开释的樊篱，使患上边沿冰区成为夏日北极年夜气中气态零价汞的主要来历，从而致使北冰洋夏日气态零价汞浓度呈现峰值征象。
中国雪龙号破冰船于北冰洋考查 中国科年夜供图
猜测将来边沿冰区汞排放会更多
总的来讲，这次研究展现了北冰洋海冰变迁对于汞轮回历程的影响，为准确评估极地生物以及人群的汞袒露危害提供了科学依据。
于天气变暖的年夜配景下，北极是全世界升温最快的区域之一。那末，将来边沿冰区汞排放会发生哪些变迁？研究团队进一步猜测了该变迁情景。
将来气温升高，海冰熔化更快，并且原本常年不熔化�첩的海冰将逐渐被季候性熔化的海冰所代替。这类前提会促成海-冰-气界面的光化学反映，致使更多气态零价汞的氧化沉降，增长了边沿冰区的二价汞输入。另外一方面，海冰的进一步溶解促成了该区域的海表光照和浮游动物量，这有益在海水中的二价汞被还原，致使更多的零价汞向年夜气开释。因为中央北冰洋边沿冰区面积将来将进一步扩展，该区域作为汞源区应惹起器重。
谢周清暗示，将来，研究团队将进一步联合汞的不雅测以及模式模仿研究，来定量评估边沿冰区汞开释对于北极年夜气汞的孝敬，和于将来天气情景下其孝敬的变迁。
相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-023-40660-9
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