近日，中國科學技術大學教授謝周清、特任副研究員樂凡閣團隊基于北冰洋現場觀測，揭示了浮游植物活動以及海冰融化引發的局部對流對夏季北冰洋汞排放及其時空變化的關鍵調控作用。7月2日，相關成果發表于《自然-通訊》。
北冰洋邊緣冰區。樂凡閣攝
汞是一種具有神經毒性的全球性污染物，可通過大氣環流進行長距離輸送。大氣汞包括零價汞、氣態及顆粒態氧化汞等3種形式。其中，零價汞占大氣汞的比例通常超過90%，因此零價汞的含量可接近于大氣汞的含量。北極夏季“汞反彈”是一種特殊現象：每年7月至8月，北極大氣零價汞濃度會顯著升高，可達到北半球背景水平近2倍。該現象很可能增加北極苔原等陸地生態系統的汞暴露風險。團隊此前曾發現夏季邊緣冰區顯著的大氣汞排放，然而，其內在的驅動機制仍不清楚。
針對以上問題，研究團隊在中國第13次北冰洋科考期間重點開展了自白令海峽到北極點的大氣-海洋零價汞的同步觀測，結合多學科觀測以及統計模型分析，揭示了驅動北極夏季“汞反彈”的三大關鍵因素。
邊緣冰區零價汞高排放潛勢。研究團隊發現，在北極楚科奇海的邊緣冰區，海表零價汞濃度升高與大氣“汞反彈”現象高度吻合。邊緣冰區實測零價汞海-氣交換通量高于航次平均通量達39%，有力證明了邊緣冰區零價汞的高排放潛勢。
浮游植物的催化效應。現場觀測發現，邊緣冰區“汞反彈”現象與藻華事件同期。期間，葉綠素及溶解有機物峰值與大氣及海表零價汞峰值相吻合。浮游植物排放的溶解有機物可促進水體零價汞的還原生成。統計模型進一步顯示，溶解有機物對大氣零價汞濃度變化的貢獻達24%，揭示了邊緣冰區藻類活動對“汞反彈”現象的催化效應。
海冰消融過程的促進作用。海冰融化引發的局地對流是加速“汞反彈”現象的“熱力引擎”。綜合大氣零價汞、海-氣溫差及潛熱通量數據分析發現：海冰消融初期，冰間海水與大氣溫差可驅動海-氣界面大氣對流混合，加速海表富集的零價汞揮發進入大氣。這種“熱力泵”效應在冰層覆蓋率50%-80%的邊緣冰區最為顯著。
研究進一步預測，隨著北極增溫加速，海冰變化將延長浮游植物生長季，局部對流也會更加頻繁，北冰洋與大氣間的汞交換將可能加劇，從而增強北冰洋的夏季“汞源”效應，進而影響北極汞的遷移轉化過程及生物暴露途徑，對北極生態安全構成新的挑戰。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-61000-z
本文鏈接：浮游植物活動與海冰消融促進北冰洋有毒汞釋放http://m.sq15.cn/show-11-23034-0.html
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