融化的北极永久冻土正在向河流中释放汞，威胁生态系统和人类健康。南加州大学多恩西夫分校的研究人员开发了一种新方法来更准确地衡量这种风险。虽然汞的直接影响很小，但长期接触可能会严重影响依赖狩猎和捕鱼的北极社区。
随着北极永久冻土以前所未有的速度融化，它会释放出大量危险的汞，对食物链和依赖食物链的社区构成严重威胁。南加州大学多恩西夫文理学院的科学家已经开发出一种评估这种风险的改进方法。
育空河向西流经阿拉斯加，流入白令海，侵蚀沿岸的北极永久冻土，并将沉积物带向下游。沉积物中潜伏着一种有毒物质：汞。
随着气候变化，北极地区变暖，升温速度比全球平均水平快四倍，数千年来封存在永久冻土中的汞正被河流侵蚀并释放到环境中。
在最近的一项研究中，南加州大学多恩西夫文学、艺术与科学学院的研究人员介绍了一种更精确的方法来测量河流从永久冻土中释放出的汞的量，并估算出等待释放的汞总量。
这种有毒金属对生活在北极地区的 500 万人构成了环境和健康威胁，其中超过 300 万人生活的地区预计到 2050 年永久冻土将完全消失。
这项研究的共同作者、南加州大学多恩西夫分校地球科学与环境研究教授乔希·韦斯特 (Josh West) 表示：“北极可能有一颗巨大的汞炸弹，随时可能爆炸。”汞从空气中转移到地面，再转移到水中
水星的旅程：从空气到永久冻土韦斯特解释说，地球的自然大气环流倾向于将污染物移向高纬度地区，从而导致北极地区汞的积累。“由于汞的化学行为方式，许多汞污染物最终都流入北极。永久冻土中积累的汞量可能比海洋、土壤、大气和生物圈中积累的汞量还要多。”
在北极，植物吸收汞，然后死亡并成为土壤的一部分，最终冻结成永久冻土。数千年来，冻土中的汞浓度不断增加，直到解冻，这是气候变化导致的一种越来越常见的现象。
该研究小组的合作者包括来自加州理工学院、育空河流域部落间流域委员会、麻省理工学院和荷兰代尔夫特理工大学的人员，他们的研究主要集中在阿拉斯加育空河流域北部的两个村庄：位于费尔班克斯以北约 100 英里的比弗村；以及位于比弗村以西 250 英里的胡斯利亚村。
以前估算汞含量的方法是使用来自永久冻土层上部 3 米（约 10 英尺）的岩心样本，这种方法的误差高达四倍，并且由于采样深度而受到限制。
为了提高准确性，南加州大学多恩西夫文理学院领导的研究小组分析了河岸和沙洲沉积物中的汞，深入研究了更深的土壤层。“河流可以迅速调动大量含汞沉积物。”南加州大学多恩西夫文理学院博士生、该研究的通讯作者伊莎贝尔·史密斯说。
研究人员发现，沉积物中的汞含量与之前研究的较高估计值一致，证实沉积物样本可以提供可靠的汞含量测量值，并可以更深入地了解永久冻土的隐患。
遥感与泥沙侵蚀此外，该团队还利用卫星遥感数据监测育空河的改道速度，该改道速度会随着时间的推移而自然改变。河流路径的这些变化意义重大，因为它们会影响河岸侵蚀和沙洲沉积的含汞沉积物的数量。了解这些动态变化至关重要，因为它有助于研究人员预测汞的运动。
有趣的是，细颗粒沉积物中的汞含量高于粗颗粒沉积物，这表明特定土壤类型可能带来更大的风险。
史密斯说：“考虑到所有这些因素，我们应该能够更准确地估计未来几十年永久冻土持续融化可能释放的汞总量。”
汞能造成多大的破坏？虽然永久冻土融化释放出的汞目前不会对环境造成急性毒性威胁，但其影响会随着时间的推移而加剧。随着汞在食物链中积累，尤其是通过人类食用的鱼类和野味，汞暴露量会增加。
韦斯特指出，通过饮用水污染的风险很小。“我们面临的情况不像密歇根州弗林特那样，大多数人类接触汞都是通过饮食。”
研究人员还强调，尽管河流侵蚀了河岸并带走了含有汞的沉积物，但它也会将这些沉积物重新沉积在沙洲和河岸边的海滩上。
“这里还有另一层复杂性，”韦斯特说：“河流重新掩埋了大量的汞。要真正了解汞造成的威胁有多大，我们必须了解侵蚀和重新掩埋的过程。”
但长期影响可能是毁灭性的，特别是对依赖狩猎和捕鱼的北极社区来说。
史密斯说：“数十年的接触，特别是随着汞的释放而不断增加，可能会对环境和居住在这些地区的居民的健康造成巨大损害。”
研究人员表示，他们希望他们开发的工具能够对“汞炸弹”进行更精确的评估，以期将其消除。
参考文献：“育空河流域不连续冻土中的汞储量及其通过河流迁移的动员”，作者：M Isabel Smith、Yutian Ke、Emily C Geyman、Jocelyn N Reahl、Madison M Douglas、Emily A Seelen、John S Magyar、Kieran BJ Dunne、Edda A Mutter、Woodward W Fischer、Michael P Lamb 和 A Joshua West，2024 年 8 月 15 日，环境研究快报。DOI：10.1088/1748-9326/ad536e
该研究由美国国家科学基金会、美国地质学会和加州理工学院雷斯尼克可持续发展研究所资助。
来源：南加州大学
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