全球約30%的陸地被森林覆蓋，森林在全球的物質(zhì)與能量循環(huán)中扮演著舉足輕重的角色。森林也是陸地生態(tài)系統(tǒng)最為復雜的生態(tài)系統(tǒng)。在全球汞的生物地球化學循環(huán)中，森林生態(tài)系統(tǒng)到底是全球大氣汞匯還是源的爭議，一直懸而未決。
近二十年來，全球森林系統(tǒng)汞的生物地球化學循環(huán)研究多以溫帶/寒帶的森林系統(tǒng)為主，而亞熱帶常綠闊葉林詳盡的汞的生物地球化學循環(huán)研究鮮有報道。而在全球尺度上，亞熱帶的常綠闊葉林約占全球森林面積的50%。因此探究汞在亞熱帶常綠闊葉林的生物地球化學循環(huán)可能是回答全球森林生態(tài)系統(tǒng)到底是大氣汞匯還是源這一爭議話題的重要突破口。
近期，中國科學院地球化學研究所研究員馮新斌團隊在國家自然科學基金委重點基金和“973”項目資助下，圍繞我國亞熱帶常綠闊葉林生態(tài)系統(tǒng)汞的生物地球化學循環(huán)規(guī)律開展系統(tǒng)研究，通過與溫帶/寒帶森林生態(tài)系統(tǒng)汞的生物地球化學循環(huán)特征的對比，在以下兩個方面取得了新認識：
(1) 主要以云南哀牢山的常綠闊葉林為研究對象，進行了為期7年的土壤汞、3年的大氣汞干濕沉降通量及2年的凋落物降解的連續(xù)監(jiān)測，結(jié)合中國境內(nèi)上百個常綠闊葉林的生物量數(shù)據(jù)及凋落物汞含量的數(shù)據(jù)，與近二十年來一百多個溫帶/寒帶的森林站點汞的研究數(shù)據(jù)進行對比，發(fā)現(xiàn)從區(qū)域尺度講，雖然中國背景區(qū)大氣汞含量普遍高于歐美地區(qū)，但我國常綠闊葉林凋落物的汞含量并沒有顯著高于歐美的溫帶/寒帶的森林系統(tǒng)的凋落物汞含量，這可能是因為常綠闊葉林葉片的氣孔導度與葉的壽命的聯(lián)合作用抵消了高大氣汞含量的影響；常綠闊葉林顯著升高的凋落物生物量是其凋落物的汞沉降通量顯著高于溫帶/寒帶森林系統(tǒng)的沉降量的主因；來自于凋落物的汞沉降是大氣汞進入常綠闊葉林地面的主要方式。對凋落物的降解過程跟蹤研究發(fā)現(xiàn)，外界環(huán)境的汞繼續(xù)被固定到凋落物降解殘余物中，熱帶和亞熱帶森林土壤汞庫顯著高于溫帶/寒帶的森林土壤汞庫。這些研究結(jié)果表明，常綠闊葉林可能是一個顯著的大氣汞匯。該研究發(fā)表在《地球物理學研究雜志：生物地球科學》（Journal of Geophysical Research: Biogeosciences）雜志上。
(2) 通過分析全球186個森林站點的汞干濕沉降數(shù)據(jù)、858個森林站點的凋落物生物量的數(shù)據(jù)，結(jié)合全球樹木總量及其生態(tài)群落的數(shù)據(jù)庫，運用Monte Carlo 模擬方法構(gòu)建了凋落物汞沉降在全球森林系統(tǒng)1km分辨率的通量分布情況。研究發(fā)現(xiàn)，全球年均汞干沉降通量高達1180±710 噸/年， 是當前通用的全球尺度GEOS-Chem模型估算結(jié)果的2倍多。從空間分布看，70%的凋落物汞沉降發(fā)生在熱帶與亞熱帶的森林生態(tài)系統(tǒng)。對比最新估算的全球森林土壤150 噸/年汞的排放量，顯然森林系統(tǒng)是全球大氣Hg0的重要匯。該研究發(fā)表在《環(huán)境科學與技術(shù)》（Environmental Science & Technology）雜志上。
圖1. 汞在亞熱帶常綠闊葉林與溫帶/寒帶森林系統(tǒng)的對比
圖2. 全球凋落物汞沉降Monte Carlo 模擬結(jié)果
