我院张彦旭教授课题组研究揭示气候变化对海洋甲基汞形成和生物富集放大的影响


发布时间:2021-02-06浏览次数:677


2月5日,Cell子刊《One Earth》在线发表了我院张彦旭教授课题组题为“Impacts of climate change on methylmercury formation and bioaccumulation in the 21st century ocean”的研究论文。该成果预测了气候变化对海洋甲基汞的形成和在藻类生态系统中的富集和放大的影响。

甲基汞具有神经毒性,能引起包括婴幼儿神经系统发育迟缓和成人致死性心脏病发作等一系列健康效应。人体对甲基汞的暴露主要通过食用含有该物质的鱼类和其他动物性水产品发生。这些水产品大多来自海洋,包括近海养殖和海洋捕捞。海洋中的甲基汞的来源并非由人为活动直接排放,而是主要来自大气无机汞沉降并通过海水中厌氧细菌的转化形成,其后通过食物链富集放大作用进入人类直接消费的鱼类和其他水生动物体内。这些过程均受到海洋生态系统的密切调控。2017年生效的联合国《汞的水俣公约》旨在减少全球汞的人为排放和减缓汞污染所带来的健康和生态风险,但其实施效果也受到气候变化引发的海洋生态系统变化的影响。

图注:气候变化引发的海洋生态系统变化对全球表层海洋中甲基汞浓度的影响。图中颜色显示了模型预测的21世纪末海水中甲基汞浓度相对现代水平的百分比变化】

本研究通过融合气候科学、海洋生态学、大气化学和海洋生物地球化学等交叉学科的方法和数据,预测了气候变化(包括海温、洋流、海冰等物理因素和海洋酸化等化学因素)引起的海洋生态系统变化对21世纪末海洋中甲基汞的形成和在藻类生态系统中的富集和放大行为的影响。结果表明,在人为汞排放(即大气沉降)不变的情况下,海洋生态系统生产力的变化导致两极海水中甲基汞浓度显著升高,而北大西洋海水中甲基汞浓度的显著下降。由于气候变化引起的浮游植物群落结构的变化,高纬度海洋浮游植物中甲基汞浓度升高,中低纬度浓度下降。海洋酸化能促进小型浮游植物的生长从而促进其对海水甲基汞的富集。食物网的非线性动力结构也能引起浮游动物和浮游植物中甲基汞含量的变化不一致。该研究进一步指明,在预测人为汞排放变化对未来水产品中甲基汞浓度的影响时,需要考虑气候变化引发的海洋生态系统变化的影响。

张彦旭教授为论文的第一和通讯作者。麻省理工学院Stephanie Dutkiewicz博士和哈佛大学Elsie M. Sunderland教授参与了该项研究。该工作得到国家自然科学基金、海外青年高层次人才计划、江苏省双创人才计划、江苏省气候变化协同创新中心、美国国家科学基金和美国航空航天局支持。

文章链接:https://authors.elsevier.com/a/1cXS29C%7EItuWj6


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