(问题)汞作为具有强神经毒性的全球性污染物,可在大气中进行长距离输送,进入高纬度地区并参与沉降与再释放过程。
南大洋是企鹅、海豹、磷虾等生物的重要栖息地,也被认为是全球汞的重要汇区之一。
在极地环境中,大气汞亏损事件通常表现为大气中零价汞浓度在短时间内显著下降,意味着汞更易被氧化并沉降,进而可能增加生态系统的汞暴露风险。
长期以来,相关研究更多聚焦极地春季与海冰区域,对南极夏季、尤其是南大洋这一生物活动最活跃季节与区域的汞亏损事件规律与机理,缺乏系统刻画与解释框架。
(原因)据中国科学技术大学消息,谢周清、乐凡阁团队在我国第33次南极科学考察期间,依托“雪龙号”实施国际上首次环南极大陆大气汞走航观测,获得高时空分辨率数据,并据此揭示南大洋夏季大气汞亏损事件存在清晰的绕极分布特征。
与既有“主要由海洋环境与海冰光化学过程驱动”的传统认识不同,该研究将关键驱动指向来自南极内陆的气团输送:内陆气团在特定环流与下沉气流作用下向边缘海输送,使夏季大气汞亏损的空间格局更受“陆—海大气耦合过程”主导,而非单一由海洋表层化学过程控制。
研究成果已发表于《自然·通讯》。
(影响)这一发现对理解南大洋汞循环与生态风险评估具有直接意义。
一方面,大气汞亏损事件会显著加速汞的氧化和沉降过程,使汞更可能以氧化态进入海洋与沿岸生态系统;另一方面,研究指出的夏季汞亏损热点区域,与罗斯海、普里兹湾等关键生物栖息地存在重叠。
夏季恰逢南极生物繁殖与觅食高峰,生态系统对外界扰动更为敏感。
如果内陆气团在季节性环流背景下持续向边缘海输送氧化态汞,可能在一定程度上抬升局地环境暴露水平,对食物网累积风险带来潜在影响。
这也提示,评估南大洋生物体内汞负荷及其生态效应,需将大气输送与沉降的季节性、区域性差异纳入考量。
(对策)受访科研人员认为,面向极地环境治理与科学管理,应在观测、评估与国际协作层面同步推进:其一,强化跨季节、跨区域的长期连续观测,尤其在南大洋边缘海、内陆与海岸交汇区布设或联动观测体系,以提高对气团输送、氧化过程与沉降通量的识别能力;其二,在生态风险评估中引入“陆源气团—海洋生态”联动视角,将大气化学、气象环流与生态过程耦合,提升模型对热点区与敏感期的刻画精度;其三,依托南极科学考察和国际合作机制,推动数据共享与方法统一,形成可比、可追踪的极地污染物评估体系,为全球污染物治理议程提供更扎实的极地证据链。
(前景)业内人士指出,南极作为全球变化“前哨”,其大气与海洋过程对外界扰动响应敏感。
随着气候变率、海冰范围与大气环流格局可能发生变化,夏季南大洋的大气化学环境及汞循环过程或将出现新的时空特征。
此次环南极走航观测为“用观测事实校正认知框架”提供了关键样本,也为下一步围绕汞的来源解析、转化机制、沉降通量及生物有效性评估奠定基础。
未来,若能进一步结合同位素示踪、沉降观测与生物样品监测,将有望更清晰回答“汞从何而来、以何种形态进入生态系统、在食物网中如何累积”等核心问题。
南极是地球上最后的净土,也是全球气候变化和环境污染的敏感指示区。
中国科学技术大学这项研究通过科学观测和深入分析,揭示了隐藏在南极大气中的汞循环秘密,为我们理解极地生态系统的脆弱性提供了新的视角。
这不仅体现了中国科学家在极地科研领域的创新能力,也提醒我们在全球环境治理中必须更加关注极地生态保护。
随着极地科学考察的不断深入,相信会有更多科研发现为人类认识和保护地球做出贡献。