研究人员发现，自公元前 1500 年以来，人类活动导致大气中的汞增加了七倍。他们利用二氧化硫作为火山排放物的替代物，确定燃煤和工业活动等人类活动是造成目前大气中汞含量居高不下的主要原因。

研究通过估算火山爆发的排放量，确定了大气中汞的自然基线。哈佛大学约翰-A-保尔森工程与应用科学学院（SEAS）的最新研究显示，自公元前 1500 年左右，即现代开始以来，人类已使大气中可能有毒的汞浓度增加了七倍。

估算汞排放量的新方法

由 Fred Kavli 环境化学教授兼地球与行星科学教授 Elsie M. Sunderland 领导的研究小组开发了一种新方法，用于准确估算火山（汞的最大单一自然排放源）每年排放的汞的数量。研究小组利用这一估计值和计算机模型重建了人类活动前的大气汞含量。

研究人员估计，在人类开始向大气中排放汞之前，大气中平均含有约 580 兆克汞。然而，在 2015 年，对所有可用的大气测量数据进行调查的独立研究估计，大气中的汞储量约为 4000 兆克，比本研究估计的自然状况高出近 7 倍。

人类从燃煤发电厂、垃圾焚烧、工业和采矿业排放的汞构成了这一差额。

了解汞循环

论文的资深作者桑德兰说："甲基汞是一种强效神经毒剂，会在鱼类和其他生物体内进行生物累积，包括我们在内。了解由火山排放驱动的自然汞循环，为旨在减少汞排放的政策设定了一个基准目标，并使我们能够了解人类活动对环境的全面影响。"

这项研究发表在《地球物理研究快报》上。

汞检测面临的挑战

测量大气中的汞所面临的挑战是，尽管汞对人类健康的影响非常大，但汞的含量并不多。在一立方米的空气中，可能只有一毫微克的汞，因此几乎不可能通过卫星进行探测。

因此，研究人员需要使用另一种与汞同时排放的化学物质作为替代物。在这种情况下，研究小组使用了二氧化硫，一种火山排放物的主要成分。

使用二氧化硫作为替代物

本杰明-盖曼（Benjamin Geyman）是 SEAS 环境科学与工程专业的博士生，也是论文的第一作者。"利用二氧化硫作为汞的替代物，我们可以了解火山汞排放的地点和时间。"

研究人员利用在火山气体羽流中测量到的汞与二氧化硫的比率汇编，反向推算出有多少汞可归因于火山爆发。然后，他们利用 GEOS-Chem 大气模型，模拟了火山喷发产生的汞如何在全球范围内移动。

火山排放的影响

研究小组发现，虽然汞会混合到大气中，并能从注入地点远距离迁移，但在地球上的大多数地区，火山排放只直接造成了地面浓度的百分之几。 然而，在一些地区，如南美洲、地中海和太平洋火环，火山排放的汞水平使得追踪人类排放变得更加困难。

盖曼说："在波士顿，我们可以在当地进行监测，不必考虑是火山大年还是火山小年。但在夏威夷这样的地方，天然汞的来源很大，而且随着时间的推移变化很大。这张地图帮助我们了解哪些地方的火山很重要，哪些地方不重要，这对于了解人类对鱼类、空气和海洋中长期汞趋势的影响非常有用。重要的是，在我们认为火山影响可能不可忽略的地方，能够对火山影响的自然变化进行校正。"

这项研究由 Colin Thackray 和 Vasco McCoy 家族大气化学与环境工程教授 Daniel J. Jacob 合著。该研究由美国国家科学基金会资助。