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。國內外學者圍繞這一科學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，之前的研究結論均缺乏直接的證據(jù)加以支撐，且不同研究者獲得的結論存在很大的爭議。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，這嚴重制約了人們對區(qū)域乃至大氣汞生物地球化學循環(huán)的深入認識。基于此，中國科學院地球化學研究所馮新斌課題組副研究員孟博與美國佛羅里達大學教授YongCai合作，利用單一穩(wěn)定汞同位素示蹤技術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)域汞生物地球化學循環(huán)中所起的作用。
主要研究結論包括：（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，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，這部分汞大部分被固定在植物體內，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)境介質中汞遷移、轉化、歸宿等關鍵過程的理想手段被推廣應用。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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