森林系統占全球陸地總面積的31%，是全球生物地球化學循環最活躍的地區之一。研究表明，除了大氣直接降雨帶來汞的濕沉降外，全球森林凋落物沉降汞的總量大約是人為汞排放總量的50-60%。同時，使用汞穩定同位素的大量研究也已證實，通過凋落物沉降的汞是森林土壤汞的主要來源。鑒于世界大面積的山地森林，了解沿凋落物汞輸入及其相關影響因素將有助于深入了解全球汞循環。具體而言，山地森林中海拔、氣候和植被之間的協同反饋可能導致凋落物生物量、大氣汞濃度和凋落物汞沉降的差異。因此，了解沉降后凋落物中汞的動態對于解決森林地面汞的源匯特征具有重要意義。然而目前的研究對凋落物分解過程中汞的去向有不同的評估?？紤]到復雜的地形、氣候條件和植被類型，量化凋落物分解過程中汞的動態和主要影響因素將有助于我們了解山地森林中汞的固存過程。

為此，西南大學重金屬生物地球化學循環研究團隊聯合中國科學院地球化學研究所環境地球化學實驗室，以中國西南地區云南哀牢山迎風坡（西坡）與背風坡（東坡）海拔850m-2650m的森林區域為研究對象，全面分析了凋落物汞的沉降及分解過程，并評估了當地氣候，山形地勢和植被類型等環境因素的影響。相關研究成果近期以“Increase of litterfall mercury input and sequestration during decomposition with a montane elevation in Southwest China”為題發表在國際環境類top期刊《Environmental Pollution》（IF=8.071）。

研究結果表明：（1）植被、氣候和地形引起樹木生理因子的變化是控制不同海拔處凋落物汞濃度差異的重要原因；（2）凋落物汞沉降通量隨著海拔提高而顯著增加，并且同海拔處迎風坡的凋落物汞沉降通量顯著大于背風坡；（3）凋落物生物量是控制凋落物汞沉降總量的主要因素，高降雨量通過增加凋落物生物量來提高凋落物汞沉降；（4）低海拔處凋落物中汞的質量發生損失，而在高海拔處實現積累；（5）凋落物分解過程中汞的動態主要受溫度介導的凋落物分解速率控制，即高海拔森林的低溫條件減緩了凋落物分解速率，使凋落物中的汞結合位點可繼續吸收大氣汞，從而使分解過程中凋落物中汞的質量持續增加。

圖1.（A–C）凋落物汞濃度、凋落物生物量和凋落物汞沉降的變化；（D-F）哀牢山東西坡凋落物分解過程中降解速率k、汞濃度和汞質量的變化。

圖2.不同坡向凋落物一年向土壤輸入的汞量

哀牢山的研究工作闡明了沿海拔梯度的凋落物汞沉降以及凋落物分解過程中汞的額外吸收增加，這表明在哀牢山高山森林中汞積累增強。與其它研究相同的是，這種沿海拔梯度增強的汞積累被成為“山地汞誘捕效應”。在中國，海拔1000米以上的山區占陸地面積的50%以上，因此量化山地森林的汞循環對于了解中國汞的源匯關系非常重要。然而目前的區域和全球汞化學遷移模型（如CMAQ-Hg和GEOS-Chem）沒有記錄這種“山地汞誘捕效應”，導致中國汞質量預算存在重大不確定性。另外，由于汞積累的增加，高山森林生態系統中食物網的生態風險也沒有得到很好的評估，未來的研究需要進一步量化高山地森林凋落物汞積累升高引起的區域和全球山地汞匯和環境風險。

第一作者：黎賢銘（2019級碩士生）

通訊作者：王定勇教授

通訊單位：西南大學

論文DOI：10.1016/j.envpol.2021.118449

論文全文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0269749121020315

（重金屬地球化學循環團隊/供稿）