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北极地区水银含量"爆掉了" 这是啥原因造成的?

subtitle 网易科学人08-11 15:58 跟贴 738 条
“北极是气温上升最快的地区之一,上升速度是我们在更远的南部地区看到的两倍,”Obrist说道。“考虑到我们现在在这些冻原土壤中发现的汞的数量,我们担心上升的气温可能会开始加速这些冻土土壤中的一些汞存储点的活化。”接下来会发生什么,他说道,仍然是未知数。

  栏目|网易科学人

  来源|科学猫科普

  遥远的北极冻土地带似乎应该是地球上最后一个人类污染会引发问题的地方,但现在却充满了汞污染。汞从土壤中泄漏到河流,最终到达了北冰洋,污染了当地居民赖以生存的鱼类和其他海洋生物。

  现如今,一项周三发表在《自然》杂志上的研究表明,科学家们已经开始勾勒出汞起初是如何进入陆地并且随其迁移的。简而言之就是:汞之所以最初就在那里是我们的错,而气候变化现在可能使情况变得更糟糕。

  这项研究发现,北极冻土上的大部分汞污染物来自于气态单质汞。这些汞由于煤和其他工业活动的燃烧被排放到大气中,然后从世界各地通过大气层传播开来。

  图:大气中(红色)、雪中(蓝色和绿色)以及土壤(棕色)中汞金属的含量递减。

  科学家们认为,一旦汞蒸汽到达北极区就会被植物吸收——主要发生在夏季,这个时候冰雪覆盖范围最低,冻土也是最绿的时候——就像植物从空气中吸收二氧化碳一样。然后随着植物开始落叶或者死亡时,汞就会进入土壤,最终可能会渗入河流和水道,通过这种方式再将汞带入北冰洋。

  随着气候的变化,北极圈持续升温,科学家们担心因此导致的陆地变化 — 可能包括海冰的减少、降雪的减少以及植被的增多 — 会影响汞随着生态系统的循环。

  “这个新工作有着非常重要的意义,因为没有人真正关注过北极冻土以及它对汞循环的影响,”并没有参与此项新研究的、加拿大环境部大气汞专家Alexandra Steffen如是说。这项研究很可能有助于科学家们更好地理解未来的气候变化对汞循环的影响,她补充道。

  “加拿大和俄罗斯的大面积国土都在这个冻土带上,现在这个冻土带正在融化,”Alexandra Steffen告诉《华盛顿邮报》。“因此,了解目前的形势是怎样的,这些汞又在哪里以及它从哪儿来,将有助于我们理解当冻土层继续融化时,将会发生什么。”

  这项新研究的主要作者、马萨诸塞大学洛厄尔分校大气化学和环境污染专家Daniel Obrist说,科学家们知道北极地区高水平的汞污染已经有很长时间了。但是作为一个实际上被沉积在那里的问题,这个过程至今还没有得到充分的理解。过去有一些科学家通过理论论证,称北极的汞污染主要通过雨雪到达极地,但这项新研究在很大程度上推翻了这一观点。

  “问题是到底什么导致了北极地区汞的存在和富集,”Obrist说道。

  为了调查真相,Obrist和一组来自美国和法国研究机构的同事花了两年时间收集了阿拉斯加冻原的现场数据,测量了汞的含量,并进行了化学分析以确定汞的形态以及它是如何脱离大气层的。

  鉴于北极离那些向空气中释放污染的工业活动如此之远,他们仍在探索北极为何汞含量如此高的其他一些原因。首先,一旦汞进入大气,它就可以自由地弥散在世界各地,它并没有必要只待在被释放的地点。Obrist指出,在世界其他地方汞也可以像在北极一样,脱离大气层,进入植物和土壤中,但在阳光更多、温度更高的地方,化学反应往往会使它回到大气中,他说道。

  另一方面,北极的情况有一点儿不同。这项新研究表明,在每年的一小段时间里,冰雪融化,植物生长,这时候大量的汞会被植物吸收。植物只有相对比较短的生长时间,随后又再次被冰雪覆盖一年中的7到8个月的时间。这所带来的结果就是,汞或多或少会被掩盖在土壤中,从而隔绝了可能使它反应并且返回到空气中的阳光和热量。

  “因此我们认为北极确实是全球汞污染的一个重要储藏地,”Obrist对《邮报》如是说。“一旦汞到达了北极的土壤中,它就会逐渐上升到高水平。”

  由于这项研究只关注了阿拉斯加冻原的其中一个地区,科学家们还不能确定他们的研究结果是否适用于整个北极地区。但他们猜想类似的过程正在整个极地范围内发生。

  尽管人们越来越关注北极地区的汞污染问题,但也有一些好消息,研究显示,过去20年全球汞排放量一直在下降,这说明人类在控制污染方面的努力正在开始发挥作用。就在几年前,世界各国还在一起设计了一项名为《水俣公约》的国际条约,这项公约是保护人类和环境免受汞污染的协议。它的其中一些主要观点就包括了禁止新的汞矿,淘汰现有的汞矿,减少汞在其他产品和工业过程中的使用。

  尽管如此,随着气温继续攀升,北极地区已经存在了的汞或未来将会沉积在这里的汞仍然是一个问题。植被、积雪、阳光和热量都在汞如何在大气层和陆地上的移动中扮演着重要的角色,而气候变化已经对它们都产生了显著的影响。仔细监测和继续研究影响汞循环的过程,将是了解这种污染物在未来会如何影响生态系统以及依赖生态系统的人类的关键。

  “北极是气温上升最快的地区之一,上升速度是我们在更远的南部地区看到的两倍,”Obrist说道。“考虑到我们现在在这些冻原土壤中发现的汞的数量,我们担心上升的气温可能会开始加速这些冻土土壤中的一些汞存储点的活化。”

  接下来会发生什么,他说道,仍然是未知数。

  “这会导致增加的活化…会蔓延至海里吗?我们不知道,这也是个担心的问题,”他说道。

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