中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)極地環(huán)境研究室謝周清課題組通過(guò)雪龍船考察，發(fā)現(xiàn)了夏季北冰洋大氣汞循環(huán)的獨(dú)特現(xiàn)象，并經(jīng)分析認(rèn)為夏季大氣化學(xué)過(guò)程將導(dǎo)致北冰洋汞污染加劇。

汞，俗稱水銀，是一種大氣污染物。由于汞具有較高的蒸氣壓、低溶解性和較長(zhǎng)的大氣保留時(shí)間，可以在全球傳輸，從而到達(dá)南北極等邊遠(yuǎn)地區(qū)。在北極地區(qū)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)大氣汞在傳輸過(guò)程中會(huì)沉降進(jìn)入水生生態(tài)系統(tǒng)，并隨食物鏈在北極熊等生物體中富集，特別是在北極冬天向春天過(guò)度時(shí)，大氣汞由于溴的氧化，轉(zhuǎn)化為可溶性更強(qiáng)的二價(jià)汞，猶如下“汞雨”，加速了大氣汞向北冰洋的沉降。與大家對(duì)冬春季節(jié)“汞雨”的關(guān)注相比，由于北冰洋夏季的大氣被認(rèn)為較干凈，這個(gè)季節(jié)汞的過(guò)程被忽視。

謝周清課題組依托我國(guó)極地破冰船“雪龍”號(hào)，建立了船基海洋大氣環(huán)境化學(xué)觀測(cè)平臺(tái)，開展了多年的海洋邊界層走航觀測(cè)。在2012年的中國(guó)第五次北極考察期間，中國(guó)雪龍?zhí)柺状螜M穿中心北冰洋，通過(guò)船基大氣汞的在線高分辨率觀測(cè)并結(jié)合2010年雪龍?zhí)栐诒北罂疾斓臄?shù)據(jù)，獲取了北冰洋大氣汞的時(shí)空分布特征。

2012年（a）和2010年（b）北冰洋大氣汞濃度分布圖

北冰洋大氣汞呈現(xiàn)西高東低以及中心海冰區(qū)與開闊水域顯著不同等空間分布特征。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，這種變化與海冰融化和淡水輸入有關(guān)。夏季，隨海冰融化，一年或多年老冰中的汞進(jìn)入水體，在太陽(yáng)光和微生物作用下，溶于水中的汞被還原再次釋放到大氣中，導(dǎo)致冰區(qū)大氣汞濃度高于開闊水域。另一方面，在無(wú)冰區(qū)楚科奇海大氣汞濃度顯著高于格陵蘭方向海域和挪威海，并拌隨海水鹽度的下降及有色溶解有機(jī)物的上升，表明河流淡水的輸入是導(dǎo)致北冰洋西高東低的重要因素。夏季，環(huán)北冰洋特別是楚科奇海的河流攜帶高濃度的汞進(jìn)入北冰洋，從而增加海水中溶解態(tài)汞，與此同時(shí)，河流帶入高濃度的有機(jī)溶解物增加了溶解態(tài)汞還原為零價(jià)氣態(tài)汞的能力，進(jìn)而釋放到大氣中。那么是否隨著全球變暖，夏季海冰消融的加速以及環(huán)北極河流輸入的增多，北冰洋向大氣釋放的汞將增大呢？

對(duì)比北冰洋夏季大氣汞7月至9月的濃度后發(fā)現(xiàn)，2010和2012年均表現(xiàn)為夏天大氣汞濃度低于秋季，大氣汞的變化與一氧化碳背景濃度波動(dòng)顯著相關(guān)，表明夏天北冰洋上空也會(huì)發(fā)生顯著的大氣化學(xué)過(guò)程，釋放到大氣中的汞被氧化重新降落到海洋和冰面上。北冰洋太陽(yáng)輻射從7月到9月呈減小的趨勢(shì)，夏季大氣化學(xué)過(guò)程相對(duì)較強(qiáng)，從而表現(xiàn)為夏季大氣汞濃度低于秋季。這意味著融冰和河水貢獻(xiàn)的汞由于大氣化學(xué)過(guò)程的作用，更多的留在北冰洋中，從而加劇汞對(duì)北極生態(tài)系統(tǒng)的危害。

研究工作得到了國(guó)家自然基金、極地專項(xiàng)和科技部等的支持。

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