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兰州大学张廷军教授课题组参与北极多年冻土区汞研究获得重要成果

日期: 2018-02-13 点击: ...
   

  近日,美国地球物理学会期刊《Geophysical Research Letters》发表了环北极地区多年冻土区汞储量的重要研究成果。该研究发现了“多年冻土区存储大量的汞”,对整个生态系统、环境和人类健康具有重要影响。兰州大学资源环境学院特聘教授张廷军、青年教授牟翠翠多年参与此项合作研究工作,并受到国家自然科学基金(91325202)和国家重大研究科学计划(2013CBA0182)资助。

  研究者通过野外钻探和室内实验测量了阿拉斯加地区多年冻土岩芯中汞的含量,估算了末次冰期以来北半球多年冻土区汞储量。2004-2012年期间在阿拉斯加地区钻取了12个具有典型土壤特征的多年冻土岩芯,测定了土壤总汞和有机碳含量。该结果与其他非多年冻土区和多年冻土区的监测数据一致,因此利用其观测值可计算北半球多年冻土区总汞储量,并绘制了汞含量分布图。

北半球多年冻土区土壤汞含量(μg Hg m-2)分布图(0-30 cm, 0-100 cm, 0-300 cm)

  研究认为,北半球多年冻土区土壤汞储量为1656千吨,其中793千吨汞冻结存储于多年冻土层,约是过去30年汞排放量的10倍。多年冻土区是地球上最大的汞存储库,其汞储量几乎是其他土壤、海洋和大气汞储量总和的的两倍。大气中汞与土壤中的有机质结合,被沉积物埋藏,并冻结于多年冻土层中,除非多年冻土退化,否则将一直冻结存储至数千万年。全球气候变暖导致多年冻土退化,多年冻土退化将导致大量的汞释放,增加了全球汞负荷,进而可能影响到整个生态系统。汞在水生和陆地食物链中积累,对动物的神经和繁殖具有不良影响。多年冻土区汞的释放也会产生深远的后果,释放到大气中的汞可能会传输很长距离,并能影响到距离释放源数千英里的生态系统。

  这一研究为政策制定者和科学家提供了新的数字,以便能够与模型一起更加详细地研究,进一步模拟气候变化引起的多年冻土汞释放潜力。该研究在以前被忽略的领域做出了重大发现,量化了以前从来没有关注过的多年冻土汞库,这对于更好地了解全球汞循环具有深远意义。

  同时,该项研究对于我国青藏高原多年冻土区汞储量及其释放的研究也具有一定的提示意义。多年冻土区存储大量有机碳,有机碳的积累必然伴随着汞的沉积。在当前青藏高原多年冻土退化的背景下,土壤中汞也有可能会和碳一起释放。考虑到青藏高原是世界的“第三极”,也被称为“亚洲水塔”,其多年冻土区汞的含量和释放有关亚洲数十亿人口的水资源安全并可能影响到水生生态系统。张廷军教授、牟翠翠教授多年来一直参与极地多年冻土区土壤碳氮和汞的相关野外考察、采样、实验分析及资料分析和总结工作,为第三极多年冻土区碳、氮、汞及相关研究打下了良好的基础。

  据悉,该研究由美国地质调查局、美国国家雪冰数据中心、兰州大学、阿拉斯加大学国际北极研究中心和香港中文大学等联合完成。

  相关链接:

  论文:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2017GL075571/full

  美国媒体对此项研究进行的相关报道:美国地球物理学会网站(https://news.agu.org/press-release/scientists-find-massive-reserves-of-mercury-hidden-in-permafrost/

  美国 Live Science 网站(https://www.livescience.com/61665-mercury-permafrost-climate-change-html)——“隐藏在地下的多年冻土汞弹正在被慢慢启动”。

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编辑:程一珍
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