加载中…科技日报--树倒汞升：揭开隐藏的环境威胁
(2024-04-21 10:31:34)
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科技日报森林砍伐汞的排放与储存 |
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题记：该项研究告诉我们：树木不仅能储存碳，还能吸收汞。砍伐森林和重新造林对于环境中汞的排放和储存会造成很大的影响，而这一环境威胁在过去并没有引起人类的重视。森林砍伐约占全球人为汞排放量的10%；而全球重新造林工作可以使每年的汞吸收量增加约5%。森林---星球之“肺”的功能很强大，人类应该保护好它。
研究人员研究了森林砍伐对全球汞循环的影响，发现森林砍伐约占全球人为汞排放量的10%。图片来源：麻省理工学院新闻；iStock
科学家们量化了一个以前被忽视的与人类相关的汞排放驱动因素。
根据麻省理工学院的一项新研究，每年约有10%的人为汞排放到大气中是全球森林砍伐的结果。
从亚马逊雨林到撒哈拉以南非洲的大草原，世界上的植被就像一个水槽，可以清除空气中的有毒污染物。然而，如果目前的森林砍伐速度保持不变或加快，研究人员估计，汞的净排放量将继续增加。
数据、系统和社会研究所（IDSS）前博士后、该研究的主要作者Ari Feinberg说：“我们一直忽视了一个重要的汞来源，尤其是在热带地区。”
研究人员的模型表明，亚马逊雨林作为汞汇发挥着特别重要的作用，约占全球陆地汇的30%。因此，遏制亚马逊森林砍伐可能对减少汞污染产生重大影响。
该团队还估计，全球重新造林工作可以使每年的汞吸收量增加约5%。尽管这一点意义重大，但研究人员强调，仅靠重新造林不能取代全球的污染控制工作。
IDSS和麻省理工学院地球、大气和行星科学系教授、资深作者诺埃尔•塞林表示：“各国，尤其是北方工业化国家，在减少汞排放方面付出了大量努力，这是有充分理由的。但全球10%的人为源是巨大的，未来这一数字可能会更大。解决这些与森林砍伐相关的排放需要成为解决方案的一部分。”
汞建模
在过去的几十年里，科学家们普遍专注于研究森林砍伐作为全球二氧化碳排放源的问题。汞，一种微量元素，没有得到同样的关注，部分原因是陆地生物圈在全球汞循环中的作用直到最近才得到了更好的量化。
植物叶子吸收大气中的汞，就像吸收二氧化碳一样。但与二氧化碳不同的是，汞对植物并没有发挥重要的生物功能。汞在很大程度上停留在树叶中，直到落到森林地面，在此汞被土壤吸收。
如果汞最终进入水体，会被微生物甲基化，这将成为人类严重关注的问题。甲基汞是一种强效神经毒素，可被鱼类吸收并通过食物链进行生物积累。这可能导致人类食用的鱼类中甲基汞含量达到危险水平。
Feinberg现在是西班牙Blas Cabrera物理化学研究所的博士后，他说：“在土壤中，汞的结合比沉积在海洋中时要紧密得多。森林正在提供一种生态系统服务，因为它们可以在更长的时间内封存汞。”
通过这种方式，森林减少了海洋中有毒甲基汞的含量。
许多关于汞的研究都集中在工业来源上，如燃烧化石燃料、小规模金矿开采和金属冶炼。一项全球条约，即2013年《水俣公约》，呼吁各国减少人为排放。然而，它并没有直接考虑森林砍伐的影响。
研究人员开始了他们的研究，以填补这一空白。
在过去的工作中，他们建立了一个模型来探究植被在汞吸收中的作用。利用一系列土地利用变化情景，他们调整了模型，以量化森林砍伐的作用。
评估排放
这种化学运输模型主要通过降雨或吸收进入森林生态系统，追踪汞从排放源到大气中化学转化的地方，然后最终到沉积的地方。
他们将地球划分为八个区域，并进行模拟计算每个区域的森林砍伐排放因子，考虑植被类型和密度、土壤中的汞含量和历史土地利用等因素。
然而，一些地区很难获得好的数据。
它们缺乏热带非洲或东南亚的测量数据，这两个地区的森林砍伐严重。为了弥补这一差距，他们使用更简单的离线模型模拟了数百种场景，这有助于他们提高对潜在不确定性的估计。
他们还开发了一种新的土壤汞排放配方。这一公式反映了这样一个事实，即砍伐森林会减少树叶面积，从而增加照射到地面的阳光量，并加速汞从土壤中排出。
该模型将世界划分为网格正方形，每个正方形有几百平方公里。通过改变某些方格中的地表和植被参数来表示森林砍伐和重新造林的情景，研究人员可以捕捉对汞循环的影响。
总的来说，他们发现约有200吨汞因森林砍伐而排放到大气中，约占人类排放总量的10%。 但在热带和亚热带国家，森林砍伐排放量占总排放量的比例更高。例如，在巴西，森林砍伐的排放量占人类排放总量的40%。
此外，人们经常生火为热带森林地区的农业活动做准备，这会释放植被储存的汞，从而导致更多的排放。
范伯格补充道：“如果按森林砍伐的国家排列，它将是排放量第二大的国家，仅次于每年排放约500吨汞的中国。”
由于《水俣公约》目前正在解决初级汞排放问题，科学家们可以预计，未来森林砍伐将成为人类排放的更大一部分。
塞林说：“保护森林或砍伐森林的政策产生了超出目标意想不到的影响。重要的是要考虑到，这些都是系统，涉及人类活动，我们需要更好地了解它们，才能真正解决我们所知道的问题。”
通过提供这一初步估计，该团队希望能激发这一领域的更多研究。
未来，他们希望将更动态的地球系统模型纳入他们的分析中，这将使他们能够交互式地跟踪汞的吸收，并更好地模拟植被再生的时间尺度。
密歇根州立大学地球与环境科学系助理教授Jackie Gerson没有参与这项研究，他说：“这篇论文通过量化一种长期以来一直被建议但尚未量化的途径，代表了我们对全球汞循环理解的一个重要进展。到目前为止，我们的大部分研究都集中在主要的人为排放上，即人类活动通过手工和小规模金矿开采中的煤炭燃烧或汞金汞合金燃烧直接产生的排放。”
“这项研究表明，森林砍伐也会导致大量的汞排放，需要从全球汞模型和土地管理政策的角度加以考虑。因此，它有可能在科学上推进我们的领域，并促进通过森林砍伐减少汞排放的政策。
研究人员研究了森林砍伐对全球汞循环的影响，发现森林砍伐约占全球人为汞排放量的10%。图片来源：麻省理工学院新闻；iStock
科学家们量化了一个以前被忽视的与人类相关的汞排放驱动因素。
根据麻省理工学院的一项新研究，每年约有10%的人为汞排放到大气中是全球森林砍伐的结果。
从亚马逊雨林到撒哈拉以南非洲的大草原，世界上的植被就像一个水槽，可以清除空气中的有毒污染物。然而，如果目前的森林砍伐速度保持不变或加快，研究人员估计，汞的净排放量将继续增加。
数据、系统和社会研究所（IDSS）前博士后、该研究的主要作者Ari Feinberg说：“我们一直忽视了一个重要的汞来源，尤其是在热带地区。”
研究人员的模型表明，亚马逊雨林作为汞汇发挥着特别重要的作用，约占全球陆地汇的30%。因此，遏制亚马逊森林砍伐可能对减少汞污染产生重大影响。
该团队还估计，全球重新造林工作可以使每年的汞吸收量增加约5%。尽管这一点意义重大，但研究人员强调，仅靠重新造林不能取代全球的污染控制工作。
IDSS和麻省理工学院地球、大气和行星科学系教授、资深作者诺埃尔•塞林表示：“各国，尤其是北方工业化国家，在减少汞排放方面付出了大量努力，这是有充分理由的。但全球10%的人为源是巨大的，未来这一数字可能会更大。解决这些与森林砍伐相关的排放需要成为解决方案的一部分。”
汞建模
在过去的几十年里，科学家们普遍专注于研究森林砍伐作为全球二氧化碳排放源的问题。汞，一种微量元素，没有得到同样的关注，部分原因是陆地生物圈在全球汞循环中的作用直到最近才得到了更好的量化。
植物叶子吸收大气中的汞，就像吸收二氧化碳一样。但与二氧化碳不同的是，汞对植物并没有发挥重要的生物功能。汞在很大程度上停留在树叶中，直到落到森林地面，在此汞被土壤吸收。
如果汞最终进入水体，会被微生物甲基化，这将成为人类严重关注的问题。甲基汞是一种强效神经毒素，可被鱼类吸收并通过食物链进行生物积累。这可能导致人类食用的鱼类中甲基汞含量达到危险水平。
Feinberg现在是西班牙Blas Cabrera物理化学研究所的博士后，他说：“在土壤中，汞的结合比沉积在海洋中时要紧密得多。森林正在提供一种生态系统服务，因为它们可以在更长的时间内封存汞。”
通过这种方式，森林减少了海洋中有毒甲基汞的含量。
许多关于汞的研究都集中在工业来源上，如燃烧化石燃料、小规模金矿开采和金属冶炼。一项全球条约，即2013年《水俣公约》，呼吁各国减少人为排放。然而，它并没有直接考虑森林砍伐的影响。
研究人员开始了他们的研究，以填补这一空白。
在过去的工作中，他们建立了一个模型来探究植被在汞吸收中的作用。利用一系列土地利用变化情景，他们调整了模型，以量化森林砍伐的作用。
评估排放
这种化学运输模型主要通过降雨或吸收进入森林生态系统，追踪汞从排放源到大气中化学转化的地方，然后最终到沉积的地方。
他们将地球划分为八个区域，并进行模拟计算每个区域的森林砍伐排放因子，考虑植被类型和密度、土壤中的汞含量和历史土地利用等因素。
然而，一些地区很难获得好的数据。
它们缺乏热带非洲或东南亚的测量数据，这两个地区的森林砍伐严重。为了弥补这一差距，他们使用更简单的离线模型模拟了数百种场景，这有助于他们提高对潜在不确定性的估计。
他们还开发了一种新的土壤汞排放配方。这一公式反映了这样一个事实，即砍伐森林会减少树叶面积，从而增加照射到地面的阳光量，并加速汞从土壤中排出。
该模型将世界划分为网格正方形，每个正方形有几百平方公里。通过改变某些方格中的地表和植被参数来表示森林砍伐和重新造林的情景，研究人员可以捕捉对汞循环的影响。
总的来说，他们发现约有200吨汞因森林砍伐而排放到大气中，约占人类排放总量的10%。 但在热带和亚热带国家，森林砍伐排放量占总排放量的比例更高。例如，在巴西，森林砍伐的排放量占人类排放总量的40%。
此外，人们经常生火为热带森林地区的农业活动做准备，这会释放植被储存的汞，从而导致更多的排放。
范伯格补充道：“如果按森林砍伐的国家排列，它将是排放量第二大的国家，仅次于每年排放约500吨汞的中国。”
由于《水俣公约》目前正在解决初级汞排放问题，科学家们可以预计，未来森林砍伐将成为人类排放的更大一部分。
塞林说：“保护森林或砍伐森林的政策产生了超出目标意想不到的影响。重要的是要考虑到，这些都是系统，涉及人类活动，我们需要更好地了解它们，才能真正解决我们所知道的问题。”
通过提供这一初步估计，该团队希望能激发这一领域的更多研究。
未来，他们希望将更动态的地球系统模型纳入他们的分析中，这将使他们能够交互式地跟踪汞的吸收，并更好地模拟植被再生的时间尺度。
密歇根州立大学地球与环境科学系助理教授Jackie Gerson没有参与这项研究，他说：“这篇论文通过量化一种长期以来一直被建议但尚未量化的途径，代表了我们对全球汞循环理解的一个重要进展。到目前为止，我们的大部分研究都集中在主要的人为排放上，即人类活动通过手工和小规模金矿开采中的煤炭燃烧或汞金汞合金燃烧直接产生的排放。”
“这项研究表明，森林砍伐也会导致大量的汞排放，需要从全球汞模型和土地管理政策的角度加以考虑。因此，它有可能在科学上推进我们的领域，并促进通过森林砍伐减少汞排放的政策。
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