第九届青年地学论坛

汞的跨国界传输使其成为备受关注的全球性环境污染物，汞污染防治政策的制定需建立在对全球汞生物地球化学循环规律认识的基础上；尽管植被生态系统是全球重要的汞汇，但由于大气‒植被‒土壤汞的界面迁移转化过程和规律认识不清，全球植被的大气汞汇/源存在巨大的不确定性，使得当前全球汞地球化学循环模型缺失植被过程模块。本研究首次采用基于通量塔的微气象梯度法，对美国新英格兰偏远地区温带落叶阔叶林和常绿针叶林与大气零价汞交换通量进行了长达共34个月的实时在线的高分别率（30分钟/通量）观测。通过对比微气象涡度相关法和梯度法测定的森林CO₂通量，验证了本研究使用的梯度法的准确性。利用大气汞和CO₂通量的相关性，揭示了植被气孔吸收大气零价汞是森林汞沉降的主要驱动因子；同时，阐明了两种森林沉降机制差异：①落叶林汞沉降通量是针叶林的2倍，主要因为落叶林和针叶林土壤分别是大气汞汇和汞源；②落叶林汞沉降以气孔吸收为主（占94%），而针叶林1/4汞沉降来自非气孔吸收。此外，通过收集230余篇文献、440个研究点的2490个植被汞数据，建立了全球植被汞数据库，证实了维管束植被地上部分和非维管束植物汞均主要来自同化吸收大气汞（>80%），明确植被净初级生产力（NPP）是全球大气汞干沉降驱动因子，全面估算了全球植被汞年同化量和大气沉降通量（2422吨/年），显著高于之前的凋落物和模型估算，进一步明确了植被同化吸收大气汞是陆地生态系统汞累积的关键过程，学术界之前严重低估了全球植被覆盖区的大气汞沉降。基于以上研究的不确定性，本研究重新优化GEM-MACH-Hg模型，结果显示全球每年大气汞的总沉降量约为6400吨，其中44%沉降到陆地生态系统（~2800吨/年）；植被介导的大气零价汞占陆地总沉降的50%和陆地总干沉降的75%，进一步明确了植被同化吸收大气汞沉降是陆地生态系统最主要的沉降方式。模型还推测了植被对大气汞的吸收使全球大气零价汞浓度下降25%‒35%以及降低大气汞库约660吨。
 

大气汞,模型,植被,大气沉降,全球地球化学循环