青藏高原典型山地冰川融水径流中汞的迁移过程及环境效应

Glaciers have been reducing at an accelerated rate in recent decades globally, the glacier-melt induced release of pollutants (e.g., mercury) and its potential impact on atmosphere and glacier-fed ecosystems have been drawing increasing concerns. Mountain glaciers are proximal to populated regions and their melt often coincide with periods of intense biological activity at a vulnerable stage of development, therefore are increasingly considered one of the crucial components and processes in regional mercury biogeochemical cycling. We plan to conduct comprehensive field sampling and monitoring in two representative mountain glaciers in the Tibetan Plateau, to obtain the mercury speciation and concentrations in different environmental matrices within the glacierized basins; To reveal the seasonal and diurnal variations of mercury speciation and concentrations in glacier melt water runoff, depict the transportation of mercury and probe into its bioavailability and fate; To perform continuous pointing sampling and monitoring for the glacier runoff, and estimate the amount of mercury released by glacier melt using LOADEST model by integrated analysis of data from glacier mass balance, meteorological and hydrological observations. The proposed research will promote the understanding in environmental significance of the accelerated mountain glacier melt, and offer scientific references for mercury biogeochemical cycling in the Tibetan Plateau and other mountain regions beyond.

全球冰川在过去几十年来呈加速消减趋势, 冰川消融致污染物输出（如汞等）及其对大气和被补给生态系统的影响成为新研究热点。山地冰川距离人类聚居区近，消融期适逢区域动植物生长旺盛期和敏感期，在山区地表汞循环中的作用日渐突出。本项目拟选取青藏高原典型山地冰川流域，以冰川融水径流为主要研究对象，开展多环境介质采样和观测，获取不同形态汞的含量和分布特征；明确汞在冰川融水径流中含量的季节和日变化特征，刻画汞在冰川融水径流中的迁移过程，探讨其生物可利用性和归宿；开展定点连续长期观测，结合流域内冰川物质平衡、气象和水文等观测，引入河流污染物迁移通量模型，量化冰川消融直接和间接输出汞量，揭示冰川消融在流域和区域汞循环中的角色及其环境效应。本研究对理解山地冰川快速消融对区域生态环境的影响及以高原为代表的高寒山区汞的生物地球化学循环具有科学价值和现实意义。

全球冰川在过去几十年来呈加速消减趋势, 冰川消融致污染物输出及其对区域生态环境的影响成为新热点。青藏高原是中低纬度冰川分布最多的区域，是亚洲众多河流湖泊的水源区。本项目以全球污染物汞为研究对象，选取青藏高原典型山地冰川流域开展采样观测，旨在获取冰川径流中不同形态汞的形态含量和分布特征，明确汞的迁移过程和影响因素，揭示冰川消融在流域和区域汞循环中的角色及其环境效应。项目取得的主要成果包括：（1）获取了青藏高原不同地区不同类型冰川补给径流中汞形态含量分布和变化特征，总汞含量在空间上表现为自北向南递减的趋势，高原冰川径流中总汞含量仍处于全球背景值；（2）刻画了典型冰川补给径流中汞形态含量的月变化和日变化特征，发现总汞的月变化和日变化显著且与悬浮颗粒物的变化趋势较为一致，表明悬浮颗粒物是影响冰川径流中汞变化的重要因素。发现了高山冰川消融促进流域汞输出的强化效应，指出全球变暖背景下山地冰川消融对区域汞输出和循环的影响将增强；（3）建立了高山冰川影响区汞分布和环境风险分区模型，指出冰川消融直接释放汞的环境风险较低，但运移至下游湿地后甲基化程度升高，使补给区的环境风险增加；（4）总结了青藏高原冰川流域汞循环及其环境效应研究的重要进展和发展方向，提出了冰川消融输出微量元素是隐性环境灾害的新观点。在项目支持下，发表论文12篇，出版专著2章节，4篇论文发表在地球与环境科学著名期刊Environmental Pollution和Science of the Total Environment上。主要成果被UNEP和IPCC评估报告引用作为冰川消融影响区域环境的重要案例和证据。以科普讲座和视频等方式普及高原冰川变化与环境影响研究成果。培养博士生1名，硕士生1名，1名骨干晋升为副教授，项目负责人获2020年度基金委优秀青年基金资助。本研究为理解和评价青藏高原冰冻圈变化的环境影响提供了基础，加深了对以青藏高原为代表的高寒山区汞的生物地球化学循环的理解。