科学家对曾被忽视的与人类相关的汞排放驱动因素进行了量化
根据麻省理工学院的一项新研究，每年排放到大气中的人为汞中，约有 10% 是全球森林砍伐的结果。从亚马逊热带雨林到撒哈拉以南非洲的热带草原，全世界的植被就像一个汇，将有毒污染物从空气中清除。然而，如果目前的森林砍伐速度保持不变或加快，研究人员估计汞的净排放量将不断增加。
数据、系统和社会研究所（IDSS）前博士后、本研究的第一作者阿里-费恩伯格说："我们一直忽视了汞的一个重要来源，尤其是在热带地区。"
研究人员的模型显示，亚马逊雨林作为汞汇发挥着特别重要的作用，约占全球陆地汞汇的 30%。因此，遏制亚马逊森林砍伐可对减少汞污染产生重大影响。
研究小组还估计，全球植树造林工作可使每年的汞吸收量增加约 5%。虽然这意义重大，但研究人员强调，不能仅靠植树造林来替代全球范围内的污染控制工作。
"各国在减少汞排放方面付出了巨大努力，尤其是北方工业化国家，这是有充分理由的。但全球 10% 的人为汞排放源是非常可观的，而且未来可能会更多。[解决这些与森林砍伐相关的排放问题]需要成为解决方案的一部分，"资深作者、IDSS 和麻省理工学院地球、大气与行星科学系教授 Noelle Selin 说。
与费恩伯格和塞林共同撰写这篇论文的还有巴塞尔大学前瑞士国家科学基金会Ambizione研究员Martin Jiskra、意大利罗马特雷大学教授Pasquale Borrelli和瑞士联邦水产科学与技术研究所博士后Jagannath Biswakarma。该研究成果最近发表在《环境科学与技术》上。
水银模型
在过去的几十年里，科学家们通常把重点放在研究作为全球二氧化碳排放源的森林砍伐上。微量元素汞却没有受到同样的关注，部分原因是陆地生物圈在全球汞循环中的作用直到最近才得到更好的量化。
植物叶片从大气中吸收汞，就像吸收二氧化碳一样。但与二氧化碳不同的是，汞对植物并不具有重要的生物功能。汞主要停留在叶子中，直到落到森林地面上，才被土壤吸收。
汞如果进入水体，就会被微生物甲基化，成为人类严重关切的问题。甲基汞是一种强效神经毒素，可被鱼类吸收，并通过食物链进行生物累积。这会导致人类食用的鱼类体内甲基汞含量达到危险水平。
"在土壤中，汞比沉积在海洋中的汞结合得更紧密，这样，森林就能减少海洋中有毒甲基汞的含量。"费恩伯格表示，他现在是西班牙布拉斯-卡布雷拉物理化学研究所（Blas Cabrera Institute of Physical Chemistry）的一名博士后。
许多关于汞的研究都侧重于工业来源，如燃烧化石燃料、小规模采金业和金属冶炼。一项全球性条约--2013 年《水俣公约》呼吁各国减少人为排放。但是，它并没有直接考虑森林砍伐的影响。
研究人员开展研究的目的就是要填补这一空白。在过去的工作中，他们建立了一个模型来探测植被在汞吸收中的作用。利用一系列土地利用变化情景，他们对模型进行了调整，以量化森林砍伐的作用。
评估排放
该化学迁移模型可追踪汞从排放源到大气中发生化学变化的过程，然后主要通过降雨或吸收到森林生态系统中，最终沉积到何处。
他们将地球划分为八个区域，并对每个区域进行模拟，计算出森林砍伐的排放系数，同时考虑到植被类型和密度、土壤中的汞含量以及历史上的土地使用情况等因素。
然而，一些地区的良好数据却很难获得。他们缺乏来自热带非洲或东南亚--这两个森林砍伐严重的地区--的测量数据。为了弥补这一不足，他们使用更简单的离线模型模拟了数百种情景，这有助于他们改进对潜在不确定性的估计。
他们还针对土壤中的汞排放开发了一种新的配方。这种公式捕捉到了这样一个事实，即砍伐森林会减少树叶面积，从而增加照射到地面的阳光量，加速土壤中汞的排出。
该模型将世界划分为网格方格，每个方格的面积为几百平方千米。通过改变某些方格中的地表和植被参数来代表砍伐森林和重新造林的情况，研究人员可以捕捉到对汞循环的影响。
研究发现由于砍伐森林，约有 200 吨汞被排放到大气中，约占人为排放总量的 10%。但在热带和亚热带国家，毁林排放占总排放量的比例更高。例如，巴西的森林砍伐排放量占人为排放总量的 40%。
此外，人们经常点火，让热带林区为农业活动做好准备，这又会释放出植被中储存的汞，造成更多排放。
费恩伯格补充说："如果毁林是一个国家，那么它将是仅次于中国的第二大汞排放国，中国每年排放约 500 吨汞。"
《水俣公约》目前正主导处理原生汞排放问题，科学家们可以预见，未来森林砍伐将在人为排放中占据更大的比重。
"保护森林或砍伐森林的政策会产生超出其目标的意外影响。重要的是要考虑到这些都是系统，涉及人类活动，我们需要更好地了解它们，才能真正解决我们知道存在的问题，"Selin 说。
该研究小组希望通过提供这一首次估算结果，激励在这一领域开展更多研究。未来，他们希望在分析中加入更多动态地球系统模型，这样就能以互动方式跟踪汞吸收情况，并更好地模拟植被重新生长的时间尺度。
"这篇论文通过量化一个长期以来一直被认为但尚未量化的途径，在我们对全球汞循环的理解方面取得了重要进展。"密歇根州立大学地球与环境科学系助理教授杰基-格尔森（Jackie Gerson）说："迄今为止，我们的大部分研究都集中在主要的人为排放上，即人类活动通过燃煤或手工和小规模采金业中汞金汞合金燃烧直接产生的排放。这项研究表明，砍伐森林也会导致大量汞排放，需要在全球汞模型和土地管理政策中加以考虑。因此，这项研究有可能在科学上推动我们的领域，并促进制定减少毁林造成的汞排放的政策。"
参考文献：《森林砍伐是汞污染的人为驱动因素》，作者：Aryeh Feinberg、Martin Jiskra、Pasquale Borrelli、Jagannath Biswakarma 和 Noelle E. Selin，2024 年 2 月 8 日，《环境科学与技术》。
编译自:ScitechDaily
