來(lái)自中科院地球化學(xué)研究所的消息，全球地表面積約有27%為山地（廣義，包括高原和丘陵在內(nèi)），而且全球有將近22%的人口生活在山地地區(qū)。我國(guó)是一個(gè)典型的多山國(guó)家，廣義的山地（包括高原和丘陵在內(nèi)）共占全國(guó)陸地總面積的三分之二。我國(guó)的山地面積不僅廣大，而且地勢(shì)高峻，其中海拔高于1000米的山地和高原超過(guò)全國(guó)土地總面積的50%。因此，與山地系統(tǒng)相關(guān)的汞污染研究對(duì)于政策制定者準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)和評(píng)估我國(guó)的汞污染問(wèn)題具有重要的指導(dǎo)意義。然而，目前國(guó)際上對(duì)山地生態(tài)系統(tǒng)汞的生物地球化學(xué)循環(huán)特征和機(jī)理的認(rèn)識(shí)尚不清楚。

中科院地球化學(xué)研究所馮新斌研究員帶領(lǐng)的汞污染研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)選取我國(guó)西南地區(qū)典型高海拔山地為研究區(qū)域，對(duì)不同海拔梯度下的苔蘚、凋落物、土壤及基巖等樣品進(jìn)行系統(tǒng)采集并測(cè)試了樣品的總汞、甲基汞含量以及汞同位素組成，同時(shí)結(jié)合氣候、生物和其它環(huán)境因素, 綜合探討 “海拔效應(yīng)”對(duì)山地環(huán)境汞的遷移、轉(zhuǎn)化和歸趨的影響和制約。通過(guò)利用新興的汞同位素示蹤手段結(jié)合傳統(tǒng)地球化學(xué)惰性元素“源”解析方法，研究人員最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)土壤環(huán)境中汞的人為源（大氣沉降）和自然背景貢獻(xiàn)率的定量解析。研究結(jié)果表明，山地環(huán)境大氣汞沉降隨著海拔增加而逐漸升高，并成功解釋了山地土壤對(duì)大氣汞沉降的 “山地汞誘捕效應(yīng)”（Mountain Trapping Effect of Mercury）的響應(yīng)機(jī)制和特征規(guī)律。

這項(xiàng)研究是國(guó)際汞研究領(lǐng)域?qū)ι降貐^(qū)域大氣汞沉降“海拔效應(yīng)”的首次發(fā)現(xiàn)和報(bào)道，同時(shí)也是國(guó)際上第一次率先結(jié)合新興的汞同位素技術(shù)和傳統(tǒng)惰性元素示蹤方法對(duì)土壤環(huán)境汞的“大氣沉降”和“地質(zhì)背景”貢獻(xiàn)率成功進(jìn)行源解析的對(duì)比研究案例。其創(chuàng)新性的研究思路和方法體系不僅豐富了傳統(tǒng)地球化學(xué)的汞研究模式，對(duì)相關(guān)領(lǐng)域其它元素的生物地球化學(xué)循環(huán)的研究同樣具有啟示意義。

一般而言，較高海拔的山頂區(qū)域相對(duì)山麓區(qū)域除了具有頻繁的降雨和霧日天數(shù)以外（降雨相對(duì)周邊的低海拔區(qū)域來(lái)說(shuō)，較高海拔的山地環(huán)境具有顯著的氣候、生物和環(huán)境分異特征，如山頂區(qū)域氣候通常表現(xiàn)為具有較低的大氣溫度、大氣壓及蒸發(fā)率，但卻具有較高的降雨量和濕度等。這些分異特征可能會(huì)導(dǎo)致高海拔山地區(qū)域環(huán)境中的汞與周邊低海拔區(qū)域相比具有不同的生物地球化學(xué)行為。所謂“山地汞誘捕效應(yīng)”指較高海拔的山地區(qū)域相對(duì)周邊低海拔區(qū)域由于表現(xiàn)出“沉降多”（如降雨多、云霧多、濕度大等）以及“釋放少”（溫度低導(dǎo)致?lián)]發(fā)少等）等特征，從而導(dǎo)致山地區(qū)域可能成為汞的相對(duì)聚集地帶。汞的這一屬性同“持久性有機(jī)污染”（POPs）極為相似，本研究為早期有關(guān)“汞可以被列入‘持久性有機(jī)污染物’（POPs）行列”的提議提供了一定的科學(xué)依據(jù)。

這項(xiàng)研究的開(kāi)展對(duì)于全球/區(qū)域的汞的遷移和分布同樣具有重大啟示意義。由于目前廣泛應(yīng)用的大氣汞污染模型（如CMAQ-Hg和GEOS-Chem）均忽略了“山地汞誘捕效應(yīng)”，因此已有的認(rèn)識(shí)可能低估了山地區(qū)域尤其是我國(guó)廣大的山地區(qū)域?qū)�汞的截留效�?yīng)，從而高估了我國(guó)對(duì)全球汞循環(huán)的貢獻(xiàn)和影響。這一重大科學(xué)結(jié)論的發(fā)表不僅對(duì)我國(guó)的汞污染防治和國(guó)際汞污染談判提供了重要的理論基礎(chǔ)和決策依據(jù)，而且對(duì)汞全球遷移和循環(huán)機(jī)制的研究認(rèn)識(shí)同樣具有重要的啟示意義并可能改寫(xiě)國(guó)際上對(duì)全球/區(qū)域汞的循環(huán)和分布模式的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)。在全球尺度上，大氣汞通過(guò)長(zhǎng)距離遷移將傾向于從溫度較高的緯度帶遷移到溫度相對(duì)較低的極地區(qū)域形成蓄積，但陸地區(qū)域“山地汞誘捕”對(duì)汞的截留效應(yīng)同樣不可忽略。

以上成果（Zhang, H. et al. Atmospheric mercury inputs in montane soils increase with elevation: evidence from mercury isotope signatures. Sci. Rep. 3, 3322;DOI:10.1038/srep03322(2013)）發(fā)表在Nature出版集團(tuán)旗下新創(chuàng)辦的的開(kāi)源性綜合期刊《科學(xué)報(bào)告》（ScientificReports）上。

本研究成果受?chē)?guó)家“973”項(xiàng)目 (2013CB430003)“ 我國(guó)汞污染特征、環(huán)境過(guò)程及減排技術(shù)原理”和國(guó)家基金委面上項(xiàng)目（41203092）“中國(guó)西南典型山地大氣汞沉降的海拔效應(yīng)及汞污染的源解析”等相關(guān)項(xiàng)目的聯(lián)合資助。
 

(關(guān)鍵字：汞 山地汞誘捕效應(yīng))