北京大学城市与环境学院刘茂甸团队揭示气候变暖正加速南极冰冻圈汞循环

长期被视为偏远“净土”的南极-南大洋区域，正显现出不容忽视的汞富集现象。近日，北京大学城市与环境学院刘茂甸研究员领衔的研究团队在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表最新研究成果，系统揭示了自工业化以来，人为排放与气候变暖如何共同加速南极半岛汞循环。研究表明，持续变暖正在激活冰冻圈中长期封存的汞，使其由相对稳定的“汞储库”转变为活跃的“汞释放源”。

西南极边缘海的漂浮海冰与冰山

汞是一种具有神经毒性的全球性污染物，对生态系统和人类健康构成严重威胁。通过大气环流，汞能够远距离传输至包括南极在内的偏远地区。南极半岛位于西南极洲，是南极变暖和冰川消融最显著的区域（如图），其变暖速率是全球平均水平的6倍。

研究团队通过对南极半岛陆架沉积物岩心进行高分辨率地球化学与同位素分析，结合新开发的多介质模型，重建了工业化以来该区域汞的收支历史。结果显示，现代南极半岛陆架沉积物的平均汞累积速率是全球陆架平均水平的两倍，较工业化以来增长了160%，使该区域成为南大洋不可忽视的汞富集热点地区。

“南极半岛虽然偏远，但它并非与世隔绝的净土，”刘茂甸指出，“人为排放与气候变化正在共同重塑这里的汞循环。”

研究进一步揭示了汞富集背后的双重驱动机制。一方面，人为活动导致的大气汞沉降增加，直接输入到海洋中；另一方面，由气候变暖驱动的冰川融化和地表侵蚀，正在激活长期被封存在陆地冰雪和土壤中的“历史遗留汞”。

研究团队将这两个过程概括为“大气-海洋环”和“大气-冰川-陆地-海洋环”的耦合。模型定量显示，自工业化以来，冰融驱动的陆地汞释放通量激增了550%，而海-气交换通量增加了350%。这意味着，南极冰盖正在由相对稳定的“汞储库”转变为“二次污染源”。

论文第一作者、城市与环境学院博雅博士后周诚真指出：“过去沉降并封存在南极冰冻圈中的汞，正在被气候变暖重新激活并输送到海洋。如果全球变暖持续，冰架失稳可能会蔓延至南极内陆，更多长期封存的汞可能被释放。”

这一发现为南极脆弱的生态系统敲响了警钟。许多南极鱼类和动物生长速度极慢，且体内脂肪组织丰富，这使得汞更容易在其体内长期累积。从硅藻、磷虾再到高等捕食者的南大洋食物链，对汞污染高度敏感。近期已有观测显示，南极部分掠食性鱼类肌肉中的汞水平超过了安全阈值。

“这项研究为预测不同气候情景下南极汞循环及其生态风险提供了新的科学依据。”北京大学城市与环境学院教授王学军表示，“相关成果也有助于认识气候变化与全球污染物循环之间的耦合关系，并为极地环境保护和全球汞污染治理提供支撑。”