南极半岛冰川正释放百年前的“毒”

今年，全球冰川似乎正集体“历劫”。

近日，新疆阿克陶县的慕士塔格峰2号冰川发生雪崩。中国气象局在9月的新闻发布会上披露，过去60年间，青藏高原冰川面积整体缩减近四分之一，约7000条小冰川已彻底从地球上消失。

除了海平面上升、加剧气候变化外，冰川融化带来的“后遗症”也许比想象中还要严重。近期发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究揭示，气候变暖正使南极半岛从一个长期封存汞的储库，转变为活跃的释放源。该研究由北京大学城市与环境学院研究员刘茂甸领衔。他告诉《中国新闻周刊》，自工业化以来，由冰川融化和侵蚀驱动的陆地汞释放量激增了550%，每年约有6.5吨汞通过融水和沉积物被输入海洋。

更令人担忧的是，进入海洋的一部分汞会经由一系列过程，变成甲基汞这一毒性更强的形态，在海洋食物链中富集。下一个问题便是：这些冰川中释放出的“陈年老汞”，到底多久之后会来到我们的餐桌上？

科学家在南极半岛威德尔海冰川上研究融冰 图/视觉中国

“老汞”与海

对刘茂甸团队来说，南极半岛的研究并非最近才起步。从最初的实验设计到样品测定、数据分析、文章撰写，再到反复投稿，前后跨越了四五年。他的课题组主要关注陆地、河流、海洋之间的物质输送过程。如果把全球汞循环比作一张“物流网”，刘茂甸团队想要回答的是，汞如何从人类活动的陆地，被运送到了极地与海洋。

汞元素的独特性质很早就吸引了生态和环境学者的关注。因为在常见的重金属里，汞是唯一一种在常温条件下能以气态形式在大气中长期停留的元素，停留时间可达半年到一年。借助大气环流，中低纬度地区如印度、东南亚等地区排放的汞，就能一路被搬运到高山、两极地区，再沉降到冰川中短暂封存。正因温度低、人为扰动少，这些地方就成了天然的汞富集区，称为“汞汇”。

南极半岛陆地沉积物中的平均汞累积速率高达每年每平方米93微克左右，是全球陆地平均水平的两倍。自工业化以来，这一累积速率增长了160%。既然汞全年都在不断沉降，那么如何确定南极半岛释放的汞是“历史遗留汞”，而不是新近沉降的呢？

刘茂甸团队用铅-210、碳-14这类同位素，还原了过去约200年里南极半岛附近海域汞的埋藏、积累历史。汞的同位素就像指纹一样，指示了汞的来历，将来自陆地冰川融化释放的“老汞”和来自大气直接沉降的“新汞”区分开来。

最关键的数据源于16 根沉积物岩芯产生的共计200多个样品。刘茂甸坦言，冰川研究的样品是极其珍贵的。这些岩芯并非自己团队出海钻取，而是此前其他团队通过南极科考航次在南大洋采集的样品。这些样品原本主要用于地质学研究，汞同位素尚未被测量过。刘茂甸看中的，正是这块空白。

样品的获取，是研究最耗时的环节之一。这些岩芯样品的合作单位包括美国耶鲁大学、佛罗里达大学、伍兹霍尔海洋研究所等知名高校、科研机构。刘茂甸从2019年起在耶鲁大学做了四年博士后，于是“借到”了这批国际样品。但事实上，样品也还不回去了，同位素和地球化学分析对样品来说是破坏性的。“所以对方提供样品时特别谨慎，斤斤计较。”刘茂甸说，最后到手的样品每个仅3—5克。

这些样品也足以还原汞的流浪版图了。刘茂甸发现，在南极半岛附近海域所积累的汞里，大约56%来自大气沉降，44%来自陆地，也就是冰川融水加上陆地侵蚀。融水在流动过程中会侵蚀土壤和岩石，把其中的汞一起带入海中。核心结论是，冰川消融和侵蚀所驱动的陆地汞释放，自工业化以来已大幅增加。

据此，人们更清晰地看到了全球汞循环的两个重要环路。人类排放的汞进入大气后，经长距离运输沉降到极地海域。进入海水之后，海中的浮游植物会把溶解的汞“打包”。其中一部分会沉降到海底，另一部分则继续停留在海水中。海冰减少后，海面像是被打开了一扇天窗，汞会通过光化学反应或微生物作用，重新挥发回大气。

另一部分沉降到陆地的汞，会被暂时储存在土壤、冰雪表面，就像被冻了起来。但当季节性融冰发生或气候变暖导致冰川消融，这些“历史遗留汞”会重新进入河流和海洋。一旦进入海洋，它又会回到第一个环路。

两个环路意味着全球冰冻圈的平衡一旦被打破，汞的影响就不会只限于局部，整个地球表层都会受到影响。对于“冰川融化向海洋释放了多少汞”这一问题，该研究的答案是每年约6.5吨。刘茂甸强调，从南极半岛当地来看，这一输入与当地大气沉降汞在同一个量级。但放眼全球，当前每年的人为汞排放量为2000多吨。相比之下，6.5吨又是一个很小的数字。它的意义更多在于展示了这样一个图景：历史遗留汞开始大规模涌入南极这一脆弱的生态区。

“剧毒”和“超标”

刘茂甸最近的苦恼是，许多媒体对他的研究有着明显的过度解读。

首先便是南极与南极半岛的区别。许多媒体都提出了“南极冰川释放汞”的说法，刘茂甸强调，此项研究还不能对每一个汞原子的来历进行严格一一对应，只能从统计层面证明这些被释放出来的汞，有相当一部分来自历史。这项研究的结论只局限于南极半岛，并不能用来代表整个南极或更大范围的冰冻圈。

南极半岛偏温暖湿润，冰川退缩情况剧烈。而东南极内陆则寒冷干燥、冰层很厚，融冰方式、水文过程和南极半岛差别非常大。“如果未来变暖持续，我们认为东南极有可能会经历类似过程，但具体到什么程度、以多快的速度，还是要靠更多实地采样和长期观测去回答。”刘茂甸说。

一些报道标题称“释放剧毒汞”，就显得夸大其词了。刘茂甸说，研究原文并未提到“剧毒”，而是称“有毒的”。相比于单质汞，汞最具生物毒性的形态是甲基汞，但研究并未直接测量甲基汞，也没有用任何生物体内的数据。“南极近海汞负荷上升”并不等于“汞的甲基化过程加剧”，也不等于食物链风险上升。这些汞最终能否进入食物链，甚至随着海产捕捞进入餐桌，还要看甲基化效率、生物可利用性。

“海鸟汞超标”是另一个误区。不少报道引用了“62%的南极海鸟汞超标”的说法。这些数据来源于去年发表在国际期刊《总体环境科学》上的一篇论文。但刘茂甸指出，62%是被调研物种中的占比，但调研并没有囊括所有种类的南极海鸟，况且所谓超标是相对于“无不良健康效应参考值”，这并不等同于这些海鸟已汞中毒，其具体的生态学效应也尚不明确。

唯一不可否认的是，全球人为排放的汞仍然在持续增加。2017年，《关于汞的水俣公约》（以下称《水俣公约》）正式生效，这一国际公约旨在在全球范围内控制和减少汞污染。

《水俣公约》涵盖开采管制、含汞产品生产限制及汞废物处理等全生命周期管理，规定2032年全面禁止原生汞矿开采，并分阶段淘汰含汞产品。但就像减碳一样，控汞依然举步维艰。刘茂甸指出，欧美国家控汞起步早，在20世纪八九十年代汞排放量已明显下降。中国在2016年前后也实现了大气汞排放量的趋势逆转。但许多发展中国家，尤其是全球南方，汞排放量仍在持续上升，这很大程度上抵消了其他国家的努力。

因此，《水俣公约》通过后，全球人为汞排放量目前仍在增加。刘茂甸的研究带来的启示是，评价公约成效，不能只盯着“现在人为源排放了多少”，还要关注历史遗留汞，在气候变化影响下会以怎样的方式被重新释放。换句话说，减排与减缓气候变化，两手都要抓。

除两极外，高原冰川也广泛发育，储存着大量历史遗留汞，冰川加速融化导致的潜在汞污染，正对下游生态系统构成威胁。中国科学院地球化学研究所在青藏高原海螺沟等冰川退缩区的研究发现，植被会吸收汞，使得冰川融化后释放的汞被再次固定。刘茂甸指出，植被确实在汞循环中扮演着重要角色，也是高原冰川与极地冰川的重要区别，但植被和土壤能起到多大的固定作用，仍没有准确定论。

“数据还是太少了。”刘茂甸感叹。他所在团队的下一个目标是真正打通“冰川释放汞—海洋生态风险”的证据链条。而想要推进，实地观测必不可少。测量的对象也需要从沉积物扩展到水体、冰雪、土壤，以及生物本身。直到那时，人们才能真正了解海鸟体内的汞，对人类来说意味着什么。