北京城区土壤与凋落物中汞的累积特征与空间分布：对城市汞污染源解析的启示

本研究针对北京城区土壤和凋落物中汞（Hg）的污染问题，通过采集194个表层土壤样本和83个位点的多物种凋落物样本，系统分析了总汞（THg）的累积特征与空间分布。研究发现凋落物THg浓度（45.46±30.58 ng g-1）介于城市与背景值之间，而土壤THg浓度（664.06±2562.22 ng g-1）达中高水平，且与有机质（SOM）显著相关。空间分布显示城区中心汞富集显著，表明交通、居民燃气等本地排放是重要污染源，为特大城市汞循环研究提供新证据。

　　

汞（Hg）作为全球性有毒污染物，其城市循环机制一直是环境科学领域的焦点。北京这座兼具千年历史底蕴与现代都市特征的超大城市，人口超2000万，其复杂的城市功能可能带来多样化的汞污染源。尽管过去研究认为工业与交通是主要贡献者，但随着产业结构升级，燃煤、冶金等重工业已退出城区，当前汞污染格局亟待重新评估。更关键的是，凋落物作为连接大气与土壤汞循环的重要纽带，在森林生态系统中研究较多，但对城市森林这一"绿肺"中凋落物汞的归趋认知仍存在空白。

中国科学院生态环境研究中心的研究人员开展了系统性研究，首次同步解析北京五环内表层土壤与多树种凋落物的汞分布特征。通过194个土壤样本和221份凋落物样本（含圆柏、油松、杨属、柳属4树种）的密集采样，结合总汞分析仪（DMA-80）和热分解汞分析仪（RA-915⁺）测定，揭示了城市汞的分布规律与驱动机制。论文发表在《Journal of Hazardous Materials Advances》，为特大城市汞污染防治提供了科学依据。

关键技术包括：1）采用网格化采样策略覆盖北京五环内区域；2）应用直接汞分析仪（检测限0.3 ng g^-1）和热分解附件进行高精度THg检测；3）通过灼烧法（LOI₅₅₀）测定土壤有机质；4）运用地累积指数（I_geo）和潜在生态风险指数（E_r）评估污染水平；5）采用反距离权重法（IDW）构建空间分布图。

3.1 凋落物汞累积特征

研究发现凋落物THg浓度（6.17-254.85 ng g^-1）显著高于全球植物平均水平（24 ng g^-1），其中圆柏（57.38±38.58 ng g^-1）显著高于杨树（35.26±18.70 ng g^-1），这与叶片蜡质层厚度和气孔特性有关。空间上呈现"中心高外围低"的梯度分布，二环内浓度较四环外高1.5倍，暗示本地排放的主导作用。

3.2 土壤汞污染格局

土壤THg浓度（20.16-34755.62 ng g^-1）呈现极高异质性，13.4%样本超过国家二级标准（1000 ng g^-1）。古典建筑周边土壤污染尤为严重，如景山公园达34755.62 ng g^-1，与历史用汞（朱砂颜料、鎏金工艺）直接相关。剔除这些异常点后，THg仍与SOM显著正相关（r=0.36），且城市土壤的Hg:SOC比值（153.73 ng g^-1）远超全国均值，反映强烈人为干扰。

3.3 空间耦合关系

土壤与凋落物THg空间分布高度一致，均呈现由中心向外围递减的趋势。这种耦合性表明：1）本地大气汞通过植物吸收-凋落沉降途径影响土壤；2）交通排放（机动车尾气含Hg）、居民燃气（天然气燃烧）等面源贡献突出；3）夏季盛行南风导致北部凋落物Hg偏高。

这项研究创新性地揭示了非工业城市中汞循环的驱动机制：1）证实古典建筑是"历史汞库"，其影响持续数百年；2）阐明城市有机质对汞的富集敏感性是自然土壤的3-5倍；3）首次量化本地排放对城市森林汞循环的贡献。研究为《关于汞的水俁公约》在城市尺度的实施提供科学支撑，建议重点关注文物保护区生态修复、交通减排和燃气净化三大防控方向。特别值得注意的是，维持土壤有机质<3%可有效控制汞环境风险，这为城市绿地管理提供了量化依据。