热带稀树草原汞循环特征研究：低吸收、脉冲式排放与弱封存机制解析

针对全球汞循环中稀树草原生态系统研究空白问题，中国科学院研究人员首次系统量化了中国稀树草原大气汞(Hg)沉积-再排放通量。研究发现该生态系统呈现"泵-漏"动态特征：干季高温触发土壤Hg0脉冲排放，年净沉降量仅6.9±17.2 μg m-2 yr-1，植被Hg积累速率较热带森林低3-4倍，揭示了稀树草原作为动态交换区而非封存库的独特作用。

　　

汞作为全球性污染物，其生物地球化学循环机制一直是环境科学领域的研究热点。传统认知认为陆地生态系统尤其是森林是重要的汞封存库，每年吸收2200-3400兆克的大气汞。然而占陆地面积20%的稀树草原生态系统——这些拥有开放冠层、显著干湿季交替特征的独特生态系统，其在全球汞循环中的作用却长期被忽视。中国科学院西双版纳热带植物园元江干热河谷生态站的研究团队在《Journal of Hazardous Materials》发表的研究，首次揭开了热带稀树草原汞循环的神秘面纱。

研究人员采用多尺度观测技术体系，包括连续大气汞浓度监测（Tekran 2537B汞分析仪）、降雨/穿透水汞形态分析（ICP-MS结合过滤分离法）、植被汞库量化（微波消解-原子荧光法）以及土壤-大气通量箱观测。通过为期两年的原位观测（2018-2020），构建了完整的稀树草原汞质量平衡模型。

研究结果揭示出三大核心发现：

1. 大气汞浓度特征：元江稀树草原大气Hg⁰年均浓度2.29±0.46 ng m^-3，干季浓度（2.58±0.44 ng m^-3）显著高于雨季（2.00±0.25 ng m^-3），7月出现年度最低值1.62±0.29 ng m^-3。

2. 汞沉降机制：穿透水中颗粒汞(PHg)占比高达50-80%，与森林系统溶解汞主导模式形成鲜明对比。这源于稀树草原尘埃富集特性及穿透水溶解有机质(DOM)含量仅为森林的1/2-1/3。

3. "泵-漏"动态：干季强烈太阳辐射（地表温度峰值77.9°C）触发土壤Hg⁰脉冲排放，导致年净生态系统汞汇强度仅6.9±17.2 μg m^-2 yr^-1，不足热带森林的1/10。植被汞积累受干旱胁迫严重抑制，速率较热带森林低3-4倍。

这项研究从根本上改变了我们对稀树草原汞循环的认知。研究证实稀树草原并非传统认为的汞封存库，而是具有快速周转特征的动态交换区。其独特的"低吸收-脉冲排放-弱封存"三阶段循环模式，主要受三个关键因素驱动：开放冠层结构限制植被汞吸收、高温加速汞再排放、低DOM含量削弱汞固定能力。考虑到全球稀树草原面积（2000万km²）超过热带森林（1700万km²），该发现对修正全球汞模型具有里程碑意义。研究团队特别指出，当前气候变暖背景下，稀树草原扩张可能进一步削弱陆地生态系统汞封存能力，这一警示为全球汞污染防治战略提供了新的科学依据。