汞是一种持久性的全球性污染物。海洋作为重要的汞储库，在汞的生物地球化学循环中起着中心作用：经过海洋微生物甲基化作用而形成的甲基汞，是一种环境神经毒素，可被生物体吸收并通过海洋食物链/网富集放大，最终通过进入人类食用的鱼类或海产品危害公众健康。工业化以来，海洋不断受到人为气候变化的影响：温度上升、海水酸化、海洋生态系统多样性丧失……海洋环境中的汞及其化合物的形成转化和生物吸收，都受到海洋生物地球化学条件的调控。理解气候变化背景下全球海洋汞循环的响应对于确定未来人群汞暴露风险和制定减排监管策略具有重要意义。
该研究通过设计敏感性分析试验，利用三维海洋生物地球化学模型、海洋生态系统模型、地球系统模式等交叉学科方法与数据，量化评估了照常排放情景下本世纪末全球气候变化的不同方面对全球海洋汞循环的影响。研究结果确定了未来海洋汞循环过程中的几个关键影响途径：海水变暖使得元素汞溶解度下降，将加剧其在海气界面的逃逸；近海面风速减弱将降低海气交换的速率；生物泵减弱导致颗粒有机碳出口缩减，将减少吸附颗粒汞的下沉通量，从而使得海洋次表层无机汞供应变少；生产力降低也将减弱微生物甲基化活动；海冰覆盖消减和海水中叶绿素等物质含量减少，使得海洋透光层中光的衰减减弱，将增加海水中甲基汞的光降解潜力。该研究定量地识别了气候变化的各物理化员工物因素对于海洋无机汞、甲基汞浓度及其分布的影响，并解构了不同因素在海洋汞循环中的协同/拮抗作用。研究确定的关键影响因素，对于指导未来汞的环境风险控制措施提供科学参考。
图1：气候变化的不同因素对表层海洋中海水甲基汞浓度的影响。
图2：气候变化各方面因素在不同过程中对海洋汞循环产生影响的示意图。
该成果以“Climate-driven changes of global marine mercury cycles in 2100”为题，于2023年1月3日在线发表于《美国科学院院刊》（PNAS）杂志（doi：10.1073/pnas.2202488120）。bwin必赢张彦旭教授为论文的通讯作者，2020级直博生王雨涓为论文的第一作者。该工作得到国家自然科学基金、中央高校基金、江苏省气候变化协同创新中心、bwin必赢关键地球物质循环前沿科学中心的资助。
文章链接：Climate-driven changes of global marine mercury cycles in 2100 | PNAS