近日，中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室冯新斌研究员与王训研究员团队根据青藏高原全境50个湿地沉积物柱芯，解析了近两百年来全球变暖与人类活动影响叠加下的青藏高原湿地汞累积的时空格局，厘清了青藏高原季风区与非季风区湿地汞累积的两种独特分布模式，论文发表在National Science Review (《国家科学评论》，NSR)。
图1. 青藏高原典型的湿地景观
青藏高原湿地：潜在汞污染影响的脆弱生态系统区
青藏高原是中国也是世界上影响力重大的生态调节区，是中国湿地分布海拔最高、最集中的地区，湿地资源丰富，拥有最完整、最原始的湿地生态系统和其他许多湿地不具备的特征，湿地类型极为独特。青藏高原湿地是亚洲生态安全的屏障，具有水源供给、生物多样性保护和环境调节等重要功能，同时也是全球变化敏感区、受人类活动影响的脆弱区。
汞具有极强的生物毒性，能在大气中进行长距离迁移传输造成全球性的污染。工业革命以来人类活动急剧加强，目前全球正面临着严峻的汞污染形势，这严重威胁全球生态安全和人体健康。鉴于此，联合国环境规划署于2013年10月达成一项具有法律约束力的国际汞公约—《关于汞的水俣公约》，该公约旨在控制和削减全球人为汞的排放和含汞产品的使用，保护人类健康与生态安全。
近两百年来，人类活动影响与气候变化加剧了青藏高原湿地的脆弱性，使高原湿地保护面临一系列挑战。全球低海拔区域的研究均表明湿地是汞重要的源和汇，是汞污染的敏感区。当前青藏高原周边的南亚、东南亚地区人类活动排放的污染物，在季风的影响下，通过大气长距离跨境迁移进入青藏高原腹地，已成为威胁青藏高原生态环境安全的关键因素之一。故而，探究过去两百年来全球变暖与人类活动影响叠加下的青藏高原湿地汞循环过程，对于维护青藏高原湿地生态系统的生态环境安全及国家汞履约谈判具有重要意义。
图2. 青藏高原湿地季风区与非季风区沉积物汞累积的纵向模式。其中，a为整体浓度的空间分布，b为纵向模式的空间格局，c-e为表层高汞、亚表层高汞及无明显趋势的整体展现。
汞的分布格局与源汇过程
中国科学院地球化学研究所冯新斌研究员与王训研究员团队与云南大学生态与环境学院卢蒙教授团队通过协同攻关，运用多维同位素年代学技术与汞稳定同位素示踪技术，解析了青藏高原全境50个湿地50 cm深的沉积物柱芯汞的分布格局与源汇过程。结果表明：
在季风区，湿地沉积物汞最为典型的分布模式是表层含量高，随深度递减的“表层高汞”的纵向格局。同时，沉积物的有机质的年龄远高于沉积物埋藏的年龄，汞的年际沉积通量增幅远高于含量的升高幅度。
造成上述分布模式的原因有两个方面。一是，自工业革命以来，全球人为活动排放汞量稳步增加，特别是1950年以后，南亚、东南亚与我国西南区域汞排放显著增加，这些人类活动排放的汞随季风长距离迁移传输，沉降在季风区的湿地沉积物中。此外，青藏高原自上世纪五十年代以来，冰川与永冻土在全球变暖影响下加速消融，原先库存这些介质的汞与有机碳，随径流的携带作用，沉积在下游的湿地生态系统。这种现象在冰前湖湿地更为显著。
图3. 季风区三个典型沉积物柱芯的汞、碳及其各同位素的年代学分布情况。其中，DS1与DS2采集于若尔盖湿地的沉积物，DS3采集于唐古拉山冰前湿地。
在非季风区，湿地沉积物汞最为典型的分布模式是沉积物的某一亚表层的汞含量突然升高的“亚表层突高”的纵向格局。同时，也出现沉积物的有机质的年龄远高于沉积物埋藏的年龄，汞的年际沉积通量增幅远高于含量的升高幅度的现象。
造成上述的原因主要是，在非季风区，由于局部地势海拔较高，特别喜马拉雅山脉的阻挡屏蔽作用，长距离传输沉降的人为活动汞较之于季风区减弱；同时，天然降水较少，湿地的水源补给主要依靠冻土与冰川的消融；进而，受到全球变暖与局地的气候变化影响效应显著；在过去几十年间，局地的水文环境可能在某些年份突变，造成上游冰川和冻土区域的汞加速累积在沉积物中，产生“亚表层突高”的奇异现象。
图4. 非季风区两个典型沉积物柱芯的汞、碳及其各同位素的年代学分布情况。其中，DS4采集于班公湖附近的湿地，DS5为那曲地区的湿地沉积物。
前景与意义
发现了季风区与非季风区湿地汞累积的不同模式，对于理解青藏高原区域汞循环，构建青藏高原汞循环模型至关重要。
湿地是汞的显著敏感区，未来人类活动叠加气候变化的影响，先前库存在冰川与冻土汞迁移累积至下游湿地，造成湿地汞污染风险增加，特别是位于冰前湖的湿地。
各种同位素技术交叉融合，为解析复杂区域的汞循环提供了新视角。
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Influence of global warming and human activity on mercury accumulation patterns in wetlands across the Qinghai-Tibet Plateau
