青藏高原冰前湖扩张对冰川融水径流中汞迁移转化模式的影响

本研究揭示青藏高原冰前湖作为汞(Hg)生物地球化学循环的关键界面，通过沉积作用与甲基化过程显著调控总汞(THg)和甲基汞(MeHg)的迁移转化。结合汞同位素示踪与宏基因组分析，证实冰前湖扩张可能加剧高山流域汞生态风险，对第三极水化学稳定性具有重要指示意义。

　　

Highlight

冰前湖通过促进沉积和甲基化过程显著改变汞的生物地球化学行为，湖心沉积物中升高的THg（4.34–69.15 ng/g）和MeHg表明有机碳驱动的汞转化过程。汞同位素揭示其形态受控于融水输入、大气沉降和基岩风化三重作用。

Conclusions

本研究阐明青藏高原典型冰川流域中冰前湖对汞迁移转化的调控作用。上冰川与下冰川径流呈现差异化的汞输送模式，汞同位素示踪显示冰前湖汞受冰川释放、融水侵蚀和大气沉降共同影响。新兴冰前湖不仅是汞的沉积汇，更是活跃的甲基化场所，其扩张可能通过冰川湖溃决洪水(GLOFs)改变汞输送路径，加剧高山流域生态风险。

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采样点

廓琼岗日一号冰川（KQGR No. 1）位于西藏当雄县羊八井镇（图1），冰川末端海拔约5500米。流域整合了冰川地貌、冰前湖与高寒草甸，是一座面积约2.9 km2的亚大陆性山谷冰川，流域面积约34 km2。该区域主要受西风带和印度季风协同影响。

不同环境中汞浓度与形态

采样期内水体和沉积物中总汞(THg)与甲基汞(MeHg)浓度如表1所示。水体矩阵（含冰川径流、湖水和出口河水）中THg和MeHg浓度范围分别为0.71–3.35 ng/L和0.01–0.11 ng/L；固体矩阵（含冰尘和湖沉积物）中THg和MeHg分别为4.34–69.15 ng/g和0.013–0.42 ng/g。与冰川融水相比，冰前湖水体呈现更低THg（1.20 ng/L）但更高MeHg（0.09 ng/L），表明活跃的甲基化过程。

冰缘水生系统THg分布的控制因素

通过多维度关联分析发现，THg与颗粒汞(PHg)（图4a, R2=0.7899, P<0.001）及总悬浮颗粒物(TSP)（图4c, R2=0.2468, P<0.005）均呈显著正相关，证实PHg是THg浓度的主要调控因子。沉积物空间异质性反映冰川表层与底层汞输入的差异性，湖心区富集现象暗示融水来源有机碳对汞沉积的关键驱动作用。

宏基因组洞察

冰缘沉积物（特别是冰前湖）携带高丰度的hgcA甲基化基因，揭示微生物活动是区域汞甲基化的重要推手。微生物群落结构与汞转化功能的耦合分析表明，拟杆菌门(Bacteroidetes)和δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)可能是甲基化的优势菌群。

气候关联性

随着冰前湖持续扩张，其调节汞通量的能力可能增强，而冰川湖溃决洪水(GLOFs)事件可能进一步重构汞的输送路径。本研究强调气候驱动下冰川消退对高山流域水文化学稳定性的潜在威胁。