近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授謝周清、特任副研究員樂凡閣團(tuán)隊(duì)基于北冰洋現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，揭示了浮游植物活動(dòng)以及海冰融化引發(fā)的局部對(duì)流對(duì)夏季北冰洋汞排放及其時(shí)空變化的關(guān)鍵調(diào)控作用。7月2日，相關(guān)成果發(fā)表于《自然-通訊》。
北冰洋邊緣冰區(qū)。樂凡閣攝
汞是一種具有神經(jīng)毒性的全球性污染物，可通過(guò)大氣環(huán)流進(jìn)行長(zhǎng)距離輸送。大氣汞包括零價(jià)汞、氣態(tài)及顆粒態(tài)氧化汞等3種形式。其中，零價(jià)汞占大氣汞的比例通常超過(guò)90%，因此零價(jià)汞的含量可接近于大氣汞的含量。北極夏季“汞反彈”是一種特殊現(xiàn)象：每年7月至8月，北極大氣零價(jià)汞濃度會(huì)顯著升高，可達(dá)到北半球背景水平近2倍。該現(xiàn)象很可能增加北極苔原等陸地生態(tài)系統(tǒng)的汞暴露風(fēng)險(xiǎn)。團(tuán)隊(duì)此前曾發(fā)現(xiàn)夏季邊緣冰區(qū)顯著的大氣汞排放，然而，其內(nèi)在的驅(qū)動(dòng)機(jī)制仍不清楚。
針對(duì)以上問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)在中國(guó)第13次北冰洋科考期間重點(diǎn)開展了自白令海峽到北極點(diǎn)的大氣-海洋零價(jià)汞的同步觀測(cè)，結(jié)合多學(xué)科觀測(cè)以及統(tǒng)計(jì)模型分析，揭示了驅(qū)動(dòng)北極夏季“汞反彈”的三大關(guān)鍵因素。
邊緣冰區(qū)零價(jià)汞高排放潛勢(shì)。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在北極楚科奇海的邊緣冰區(qū)，海表零價(jià)汞濃度升高與大氣“汞反彈”現(xiàn)象高度吻合。邊緣冰區(qū)實(shí)測(cè)零價(jià)汞海-氣交換通量高于航次平均通量達(dá)39%，有力證明了邊緣冰區(qū)零價(jià)汞的高排放潛勢(shì)。
浮游植物的催化效應(yīng)。現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，邊緣冰區(qū)“汞反彈”現(xiàn)象與藻華事件同期。期間，葉綠素及溶解有機(jī)物峰值與大氣及海表零價(jià)汞峰值相吻合。浮游植物排放的溶解有機(jī)物可促進(jìn)水體零價(jià)汞的還原生成。統(tǒng)計(jì)模型進(jìn)一步顯示，溶解有機(jī)物對(duì)大氣零價(jià)汞濃度變化的貢獻(xiàn)達(dá)24%，揭示了邊緣冰區(qū)藻類活動(dòng)對(duì)“汞反彈”現(xiàn)象的催化效應(yīng)。
海冰消融過(guò)程的促進(jìn)作用。海冰融化引發(fā)的局地對(duì)流是加速“汞反彈”現(xiàn)象的“熱力引擎”。綜合大氣零價(jià)汞、海-氣溫差及潛熱通量數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：海冰消融初期，冰間海水與大氣溫差可驅(qū)動(dòng)海-氣界面大氣對(duì)流混合，加速海表富集的零價(jià)汞揮發(fā)進(jìn)入大氣。這種“熱力泵”效應(yīng)在冰層覆蓋率50%-80%的邊緣冰區(qū)最為顯著。
研究進(jìn)一步預(yù)測(cè)，隨著北極增溫加速，海冰變化將延長(zhǎng)浮游植物生長(zhǎng)季，局部對(duì)流也會(huì)更加頻繁，北冰洋與大氣間的汞交換將可能加劇，從而增強(qiáng)北冰洋的夏季“汞源”效應(yīng)，進(jìn)而影響北極汞的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程及生物暴露途徑，對(duì)北極生態(tài)安全構(gòu)成新的挑戰(zhàn)。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-61000-z
本文鏈接：http://m.enbeike.cn/news-8-5853-0.html浮游植物活動(dòng)與海冰消融促進(jìn)北冰洋有毒汞釋放
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