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青藏高原内陆冰川中汞的传输及风险研究

3、环境科学 > 专题4：极地及高山地区持久性有毒污染物

全球冰川呈现加速消融态势，冰川消融导致融水和径流增加，影响水资源时空分布和物质循环过程，成为区域能量和物质交换的活跃因子。在冰川加速消减背景下，冰川消融致微量物质输出对大气和被补给陆表和海洋生态系统的影响，成为冰冻圈变化及其影响的新研究热点。研究显示，青藏高原水生生态系统食物链汞富集显著，表明其对汞输入和污染的敏感性。因此，在气候变化的背景下，探明冰川消融释放汞及其向下游传输的规律，对于理解青藏高原地区汞的生物地球化学循环意义重大。
本研究于2011年和2016年对青藏高原典型山地冰川区“扎当-曲嘎切”流域系统采样，分析了不同水环境介质中总汞和甲基汞浓度以及形态。研究表明，不同水环境介质中总汞浓度差异明显，变化范围为<1~212.41 ng/L，尤以冰下河水浓度最高。流域内融水径流总汞浓度与一些偏远地区水体相当，明显低于受污染地区，处于全球背景值状态。不同水环境介质中甲基汞浓度差异较小，总体在0.041~0.115 ng/L之间。“扎当-曲嘎切”流域不同水环境介质中总汞均以颗粒态为主，受颗粒物含量和分布的控制。不同水环境介质中甲基汞形态差异明显，冰川融水和融水径流以颗粒态为主，受悬浮颗粒物含量和分布控制；湿地水体溶解态甲基汞比重较高，受到溶解性有机碳的影响显著。在了解了汞的浓度和形态基础上，根据扎当冰川物质平衡以及冰川融水径流量估算了流域内不同采样区域总汞输出量。扎当冰川以及融水径流上下游断面处年总汞产量分别为8.76、7.3和157.85 g/yr，其年汞输出通量分别为4.61、0.99和2.74 µg/m2/yr。与北极以及亚北极地区河流相比，尽管曲嘎切年汞输出总量最低，但是其汞输出通量较高，表明以扎当冰川为代表的高原山地冰川释汞效率很高，是影响区域汞循环的活跃因子。基于以上结果以及已有研究，我们将冰川补给流域划分为四部分：冰川释放区、汞的传输与侵蚀区、汞的转化与甲基化区以及汞污染影响区，并着重指出冰川补给流域内湿地能增强释放汞的环境风险，在未来研究中应当引起重视。