以下文章经在线出版物《对话》许可转载，该出版物涵盖最新研究。
科学家们早就知道北极受到汞污染的影响，但对污染如何发生知之甚少。北极地区偏远、寒冷，看似原始，为何如此田园般的景观会被这种剧毒金属污染？
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我最近刚从阿拉斯加为期两年的研究项目返回，在那里，我与来自以下机构的科学家同事一起领导了对这个问题的实地研究：科罗拉多大学；内华达大学沙漠研究所；图卢兹大学和法国索邦大学；以及伊利诺伊州燃气技术研究所。
我们的工作是对汞如何沉积到北极苔原（环绕北冰洋的广阔北方生态系统）进行的最全面的调查。我们的研究结果表明，工业化世界燃煤、采矿和其他工业过程排放的气态汞正从数千英里外被输送到该地区。在北极，它沉积在苔原土壤上，最终流入海洋，威胁着该地区的野生动物和人类。
追踪汞的路径
工业化国家和发展中国家每年向大气排放约2000吨汞。在全球范围内，最大的来源包括小型和手工金矿开采以及燃煤发电厂的排放。
人类活动产生的汞排放有多种形式，这些形式在大气中的行为有所不同。氧化汞（表示为Hg(II)）通常会在排放源附近沉降或被雨水冲刷出大气。相比之下，气态元素汞（或Hg(0)）会在大气中停留很长时间，并且可以环游全球。
在北极地区，白鲸、北极熊、海豹、鱼类、鹰和其他鸟类体内发现了高浓度的汞。这意味着人类也受到影响，特别是依赖传统狩猎和捕鱼为生的因纽特人。长期暴露于高浓度汞会导致神经和心血管问题。科学家们已经工作了二十多年，以确定汞是如何从工业化国家进入北极地区的。
从大气到植物再到土壤
从我们在阿拉斯加布鲁克斯山脉以北的观测站，我们确定大气中的气态元素汞是北极汞的主要来源。我们计算出，它占进入苔原土壤的汞的 70%。之前的研究主要集中在空气传播的氧化汞的沉积上。然而，我们估计氧化汞仅占汞沉积量的不到三分之一，而雨雪沉积量仅占 2%。
下一个问题是气态汞如何落到地面。我们发现植物像吸收二氧化碳一样，从大气中通过叶子吸收汞。然后，当植物落叶或死亡时，它们所含的汞会沉积在土壤中。
这可能解释了为什么从苔原土壤到北冰洋的径流（其他研究人员估计每年总计 50 至 85 吨）占进入北冰洋的总汞输入量的一半到三分之二。在那里，它可以转化为剧毒的有机甲基汞。随着大型动物吃小型动物，它会在水生食物链中生物放大到有害水平。
情况可能会变得更糟。我们的研究没有检查全球变暖的潜在影响，但如果气候变化持续不受控制，气温升高可能会破坏永久冻土土壤中的汞沉积物，并允许更多汞迁移到北极水域。
汞来源的指纹识别
我们全年收集北极数据——在一个冬季漫长而黑暗、气温骤降至零下 40 华氏度的地方，这是一项艰巨的任务。夏季也带来挑战，尤其是成群的蚊子。
我们使用了在苔原上建立的实验室，我们定期访问该实验室以校准和维护我们的仪器，并与阿拉斯加大学费尔班克斯分校运营的研究站 Toolik 野外站的工作人员合作。我们的仪器包括测量所有环境组分中所有主要形式的汞，包括大气、雪、雨、植物、地衣、苔藓以及苔原土壤和永久冻土。
我们的许多仪器可以通过远程控制全年进行连续测量。我们需要全年测量汞含量，以便制定年度汞沉积质量平衡——估计有多少汞从不同来源进入北极以及去向何处。此外，我的法国合作者对稳定的汞同位素进行了测量——这是一种新颖而强大的技术，使我们能够识别环境中各种汞来源的指纹。
科学支持全球行动
我们的研究强调了《关于汞的水俣公约》的重要性，这是第一个旨在保护人类健康和环境免受这种元素不利影响的全球条约。包括美国在内的 120 多个国家已签署该公约，该公约于 2017 年 8 月生效。
该条约要求成员国逐步淘汰或减少电池、某些灯泡、化妆品和杀虫剂等产品中的汞。他们还必须控制燃煤发电厂、垃圾焚烧和相关工业过程产生的汞空气排放，并减少或消除小型金矿开采和化学品制造中汞的使用。
继这项研究之后，我计划继续调查气态汞是否也是其他偏远地区的主要污染源，以及植物吸收汞的机制，这可能是大气汞沉积到陆地的主要途径。科学家、监管机构和政策制定者需要更好地了解植物和土壤中气态汞的吸收如何影响环境，包括世界森林。以《水俣公约》为框架，许多国家将需要这种科学信息来减少有毒汞危害。