濕地作為典型的汞敏感生態(tài)系統(tǒng)，是甲基汞的重要產(chǎn)生場所。甲基汞可在食物鏈頂端的生物體中強烈富集，對整個生態(tài)體系的健康發(fā)展構(gòu)成威脅。大型植物作為濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在區(qū)域汞循環(huán)過程中扮演著非常重要的角色。國內(nèi)外學(xué)者圍繞這一科學(xué)問題開展了大量的研究工作，也取得了一系列重要的研究成果。但由于分析水平及實驗手段的局限，之前的研究結(jié)論均缺乏直接的證據(jù)加以支撐，且不同研究者獲得的結(jié)論存在很大的爭議。濕地植物在區(qū)域汞循環(huán)過程中到底扮演了何種角色（大氣汞的源或匯？），目前仍鮮為人知，這嚴(yán)重制約了人們對區(qū)域乃至大氣汞生物地球化學(xué)循環(huán)的深入認識。基于此，中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所馮新斌課題組副研究員孟博與美國佛羅里達大學(xué)教授YongCai合作，利用單一穩(wěn)定汞同位素示蹤技術(shù)成功示蹤了土壤和大氣中的汞在土壤-植物-大氣界面間的遷移過程及zui終歸宿，闡明了濕地植物在區(qū)域汞生物地球化學(xué)循環(huán)中所起的作用。
主要研究結(jié)論包括：（1）明確了土壤和大氣中的汞在土壤-植物-大氣界面間的遷移過程及zui終歸宿：研究發(fā)現(xiàn)濕地植物根系可以快速從土壤中吸收汞進入體內(nèi)，并向地上部分運移；來自土壤且被運移至植物地上部分的汞均被固定起來，并沒有被重新釋放到大氣中，這部分汞zui終以凋落物的形式重新返回至土壤中（如圖）。植物葉片可以直接從大氣中吸收汞進入體內(nèi)，這部分汞大部分被固定在植物體內(nèi)，僅有極少部分（1.6%）可通過葉片-大氣界面交換過程被重新釋放到大氣中（如圖）。（2）明確了濕地植物在區(qū)域汞生物地球化學(xué)循環(huán)中所起的作用：該研究證實濕地植物是大氣汞的重要“匯”，植物體內(nèi)來自大氣的汞zui終以凋落物的形式進入土壤。植物作為濕地土壤重要的汞輸入“源”，顯著增加了濕地生態(tài)系統(tǒng)汞的負荷，給區(qū)域生態(tài)安全構(gòu)成潛在威脅。
圖1植物在濕地生態(tài)系統(tǒng)汞循環(huán)過程中所扮演的角色
該研究可被視為一個典型案例，其研究方法可作為研究環(huán)境介質(zhì)中汞遷移、轉(zhuǎn)化、歸宿等關(guān)鍵過程的理想手段被推廣應(yīng)用。研究成果為了解大氣-植物-土壤界面汞的交換過程及機理提供了直接證據(jù)，在深入認識濕地生態(tài)系統(tǒng)汞的遷移轉(zhuǎn)化過程、減小區(qū)域/大氣汞循環(huán)模型的不確定性等方面，具有非常重要的理論和實際意義。
該研究工作在美國佛羅里達大學(xué)教授YongCai課題組完成，成果在環(huán)境刊物EnvironSciTechnol上發(fā)表：MengB*,LiYB,CuiWB,JiangP,LiuGL,WangYM,RidsJ,FengXB,CaiY*.Tracingtheuptake,transport,andfateofmercuryinsawgrass(Cladiumjamaicense)intheFloridaEvergladesusingmulti-isotopetechnique.Environ.Sci.Technol.2018,52,3384-3391。
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