全球表層土壤汞的空間分布與驅動機制研究中取得進展

　　土壤是全球最大的汞庫，全球表層土壤汞的濃度與空間分布是當前研究全球汞生物地球化學循環的基礎。然而，當前關于全球土壤汞累積過程、庫存及空間分布方面的認識存在較大的不確定性。中國科學院地球化學研究所環境地球化學國家重點實驗室研究員馮新斌領導的研究團隊，在環境科學領域期刊Environmental Science& Technology 發表了題為Climate and Vegetation As Primary Drivers for Global Mercury Storage in Surface Soil 的研究文章，重建了全球表層土壤（0-20 cm）汞空間分布格局，并提出了相應的驅動機制。

　　前人研究表明，土壤汞與土壤有機質(SOC)、葉面積指數 (LAI)、植被凈生產力(NPP)、人為源汞排放有著較好的統計相關關系。該研究將上述影響因子歸為三類：氣候因子（降雨、溫度與太陽輻射）、植被因子（LAI、NPP與SOC）、人為活動影響因子（人口分布與人為源汞排放），進一步通過整合中國與美國的地質調查數據，在大陸尺度或全球尺度解析這三類相關因子與土壤汞空間分布之間的相互作用關系，并應用汞同位素示蹤技術，解析了全球主要陸地生態系統中表層土壤汞的來源。

　　結果表明，土壤汞濃度的空間分布與氣候因子的相關性最高，其次為植被因子，最低為人為活動影響因子。這表明氣候與植被在大陸尺度上能較好地指示表層土壤汞的空間分布。結構方程模型（SEM）分析詳細展示了氣候因子、植被因子與人為活動因子對土壤汞濃度空間分布的影響關系。結果如圖1所示，SEM模型表明氣候因子對植被因子的直接影響作用為0.91，對人為活動影響因子的直接作用為0.63。汞同位素研究進一步表明，與植被相關的大氣零價汞的干沉降是表層土壤汞的主要來源。氣候和植被分布格局是影響全球表層土壤汞空間分布的關鍵因素（圖2）。

　　最后通過建立全球土壤汞濃度與氣候因子、植被因子及人類活動影響作用的多種線性回歸模型，重建了全球表層土壤汞的空間分布。模型結果表明，全球表層土壤中汞的儲量為1088±379 Gg，其中32%分布在熱帶/亞熱帶森林地區，23%分布在溫帶/北方森林地區，28%分布在草地、草原及灌叢，7%分布在凍土帶，10%分布在沙漠和干旱區灌叢（圖3）。研究最后指出，未來全球氣候變化-植被格局改變-人類活動的影響作用可能根本上改變當前全球汞的生物地球化學循環模式。《水俁公約》的執行雖然能顯著迅速降低人為源汞的排放，但環境介質中的汞濃度由于氣候-植被-人類活動的相互反饋作用，可能并不隨之立刻降低。