互动科普

汞是一种特殊的金属，在常温下即可蒸发。它是惟一的一种以气态单质形态存在于大气中并参与全球循环的重金属元素。

汞的排放可以分为自然排放和人为排放。汞的自然排放主要来自于海洋和火山喷发，而自从工业革命以来，人类燃烧化石燃料造成的汞排放已经超过自然排放。人为排放和自然排放的汞在大气环流的作用下，都可以到达极地地区。通过这种途径，全球大气污染中的汞在北极地区生态系统中储存下来，即使此时它们离主要的人为排放源已经非常远，但仍然存在是不争的事实。

在北极大气中，还原态的汞被氧化成易储存的氧化态，储存在冰冻层里。当冰融化时，氧化态的汞物质在松动的冰层里重新活跃起来，通过物理化学变化和生物过程，变成有毒的甲基汞形态，这种形态可以被生物吸收，通过食物链积累，在食物链顶端其浓度高达食物链最前端的100万倍。在过去的20年里，对北极不同地区的汞和甲基汞的检测显示，在不同地区、不同温度情况下，浓度有很大差异。这其中的原因是什么？哪些过程在影响着北极地区的汞循环？

为了更好地了解这些现象，来自美国和法国的研究人员把目标锁定在从北极和邻近区域收集来的海鸠蛋上。这些海鸠位于北极食物链的顶端，是优良的指示物种，可以反映该地区汞污染水平。研究人员使用同位素标记的方法，检测在某一特定时间内海鸠蛋中汞的含量，这样检测的结果，可以较为准确地反映在北极生态系统中的汞污染水平。

研究人员检测了不同地点海鸠蛋中汞的同位素标记。随着采集地点的不同，蛋中的汞含量有着显著性差异，而大多数化学元素（碳、氮等）同位素标记的变化是取决于它们质量的不同（如碳12和碳13）。

通过对汞同位素标记的检测与分析，研究人员发现，造成差异的原因与海鸠聚居地存放海鸠蛋处的海冰密切相关。研究人员成功地检测出在有海冰存在和没有海冰存在时，因光照而降解的氧化汞在数量上的差异。最终，确定海冰的存在确实阻碍了氧化汞的光化学分解，并限制了北冰洋和大气层之间汞蒸气的交换。

这些结果也表明，气候变化在汞的循环中起到了很重要的关键作用，因此在未来的10年中，海冰加速融化将显著地影响汞污染物质的循环。汞的同位素分析为研究这个问题开放了一个新的途径，能够更好地理解汞污染物的动态影响以及它对环境的影响。这一研究结果已发表《自然—地球科学》上。

（本文发表于《科学世界》2011年第3期）