60多年前，日本曾爆發震驚世界的“水俁(yu) 病”事件，水俁(yu) 病背後的元凶就是甲基汞。汞是一種有毒且能夠全球傳(chuan) 輸的汙染物，當今的汞排放約為(wei) 工業(ye) 革命前的3—5倍，使得表層生態係統中的汞汙染顯著增加。當今主流觀點認為(wei) 海洋中的甲基汞主要產(chan) 生於(yu) 中部海洋（100—1000米）的低氧區。隨著航測汞數據覆蓋率的增加，越來越多的研究表明深海（大於(yu) 1000米）甲基汞含量可能並不低。

　　日前，《自然·通訊》上發表的一篇文章《上層海洋甲基汞侵入到馬裏亞(ya) 納海溝》證實，人為(wei) 源汞可能已經到達地球上最偏遠的海洋生態係統的食物網，並對脆弱的深淵生態係統造成潛在危害。此項研究由天津大學地球係統科學學院副教授孫若愚、劉羿團隊與(yu) 中國科學院深海科學與(yu) 工程研究所以及法國科學院圖盧茲(zi) 地球環境研究所、南開大學、南京大學合作，利用深淵著陸器采集馬裏亞(ya) 納海溝生物樣品，通過汞同位素來揭示深淵甲基汞的來源與(yu) 遷移途徑。

　　但由於(yu) 人類對深海的探索還比較有限，因此甲基汞在深海中的富集程度如何，人為(wei) 產(chan) 生和自然產(chan) 生汞的比例是多少，還有沒有其他途徑讓甲基汞到達深海，全球幾十個(ge) 海溝係統是否都具有相同的汞來源和遷移途徑，目前還都是一個(ge) 謎。

　　學術界長期認為(wei) 千米以下深海沒被甲基汞汙染

　　汞是世界上唯一一種在常溫常壓下以液態存在的金屬元素，具有很強的揮發性。“自然和人類活動都會(hui) 產(chan) 生汞。汞有各種自然來源，比如火山爆發和森林火災。但是，人類活動，如煤炭和石油燃燒、采礦和冶煉，是汞汙染海洋環境的主要原因。”文章的第一通訊作者孫若愚介紹，進入到海洋中的汞在細菌的作用下會(hui) 轉化為(wei) 劇毒的甲基汞，而甲基汞易於(yu) 在生物中富集，並通過食物鏈進入到高營養(yang) 級魚類以及哺乳動物和人體(ti) 中。比如，箭魚中的甲基汞濃度為(wei) 鮭魚的40倍。

　　因此，在全球變化的大背景下，海洋甲基汞的生成、轉化和富集的研究對於(yu) 製定全球和區域性環境政策（如《關(guan) 於(yu) 汞的水俁(yu) 公約》）具有重要的意義(yi) 。

　　此前在《自然》等科學期刊上已發表的研究認為(wei) ，當今海洋大約有6萬(wan) 多噸人為(wei) 產(chan) 生的汞，其中2/3位於(yu) 上層海洋，其餘(yu) 1/3位於(yu) 深層水快速形成區的北大西洋深層水和南極底層水。

　　“以前的研究認為(wei) ，由於(yu) 北大西洋受歐美等國家大規模工業(ye) 化等影響，人為(wei) 汞排放加大，造成大氣中汞含量增多。大氣中的汞進入到海洋上層，受到洋流影響，當海水流到北冰洋，由於(yu) 海水溫度降低，迅速下沉，加速了人為(wei) 來源的汞沉入海洋深處。”孫若愚介紹，這已經被科研人員發現並證實，在這些區域的深層海洋中，都存在人為(wei) 產(chan) 生的甲基汞。

　　“但當時科研人員用同樣的方法估算太平洋深層海洋中是否有汞汙染的時候，得出的結論是，理論上講太平洋深海基本沒有受到汞汙染。因為(wei) 太平洋並不位於(yu) 深層水形成區，如果上層海水被汙染，海水慢慢混合到下層，這是個(ge) 非常漫長的過程。”孫若愚說，如果因洋流作用，被汙染的海水從(cong) 大西洋深層流到太平洋深層距離有兩(liang) 萬(wan) 多公裏，速度也非常的緩慢，可能需要上千年的時間。

　　基於(yu) 這些研究，一直以來，學術界都認為(wei) 甲基汞主要產(chan) 生於(yu) 海洋頂部幾百米深度的地方，千米以上的深海基本上都沒有受到來自人為(wei) 的汞汙染，被視作地球上最後的“淨土”。

　　同位素測定發現 深海動物體(ti) 內(nei) 富集人為(wei) 產(chan) 生的汞

　　近年來，隨著深海探測熱的興(xing) 起，深潛器技術發展提速，國產(chan) 深潛器和捕撈器都能到達萬(wan) 米下深海進行作業(ye) 。孫若愚說：“我們(men) 選擇了馬裏亞(ya) 納海溝進行取樣，因為(wei) 這是目前已知海洋的最深處，如果汞汙染能達到這裏，其他地方也應該是存在的。”

　　孫若愚團隊於(yu) 2016—2017年，在馬裏亞(ya) 納和雅浦海溝的海底部署了精密的深海采樣器，並在7000—11000米處捕獲了特有的動物群，如獅子魚和溝蝦，在5500—9200米處收集了沉積物。研究發現，相比於(yu) 淡水及海岸帶區域裏類似的片腳類動物，深淵鉤蝦體(ti) 明顯富集總汞和甲基汞。

　　孫若愚等研究人員發現，7000—11000米海溝生物與(yu) 上層海洋（1000米以內(nei) ）魚類具有相似的汞同位素組成。結合海溝區域的深層水生成模式、甲基汞生命周期以及顆粒物傳(chuan) 輸途徑，該研究認為(wei) ：海溝生物的甲基汞主要來自上層海洋；表層海洋經過光降解的甲基汞與(yu) 中層海洋未經光降解的甲基汞混合，繼而通過下沉的顆粒物進入到深海食物鏈係統。

　　孫若愚解釋：“大氣中存在的汞，隨著降雨沉積到表層海洋，然後以鯨落（指鯨死去後沉入海底的現象）和死亡海藻顆粒團等小顆粒形式輸送到深海。在這個(ge) 過程中，馬裏亞(ya) 納海溝獨特地質構造導致地震頻發，產(chan) 生的漏鬥放大係統會(hui) 加速小顆粒傳(chuan) 輸。我們(men) 通過測量汞的同位素組成來確定汞的富集情況，結果顯示海底生物與(yu) 太平洋400—600米深處的魚類非常吻合，而且相關(guan) 證據顯示，這些汞可能來源於(yu) 近幾十年，因此很大部分來自人類活動。”

　　有待進一步驗證 深海汞汙染自然形成還是人為(wei) 造成

　　“目前檢測生物體(ti) 內(nei) 富集的汞及其同位素都是間接證據，隻有直接檢測海水中的汞含量和同位素才是直接證據。”孫若愚介紹，但是由於(yu) 海水中汞含量極其低，以現有檢測技術很難直接準確測試海水中的汞同位素組成，所以下一步需要發展出更好的技術，以獲取直接證據來支持這個(ge) 結論。

　　“而且目前馬裏亞(ya) 納海溝深海裏發現的甲基汞中，源自人為(wei) 的汞和自然汞的比例是多少，通過同位素檢測也都無法確定。”

　　海洋生物需要生存，就需要食物。鯨落與(yu) 熱液、冷泉一同被稱為(wei) 是深海生命的“綠洲”，它們(men) 共同促進了海洋生物的繁榮。“通過檢測海洋生物體(ti) 內(nei) 的汞同位素，目前已經論證出了鯨落是甲基汞遷移的途徑之一。但我們(men) 還沒測試過熱液和冷泉周圍的樣本，因此無法探知熱液和冷泉是否也是深海甲基汞的來源。如果有，深海魚類體(ti) 內(nei) 來自冷泉和熱液的甲基汞又是多少呢？”孫若愚表示，這些問號都有待於(yu) 進一步采樣進行驗證。

　　此外，全球有幾十個(ge) 海溝係統，這些海溝係統是否都具有相同的來源和遷移途徑？“目前需要去這些海溝係統的深海區域采樣檢測，才能論證其是否也都具有和馬裏亞(ya) 納海溝相類似的情況。”孫若愚表示，多樣本分析後，才能做出一個(ge) 合理的模型，使我們(men) 對海洋最深處汞的來源有更好的了解，將有助於(yu) 模擬汞在海洋中的命運。

　　“如果再大膽地推測一下，在深海可能有未知的暗流，速度比較快，可能很快就能把上層海水帶到太平洋深海區域。”孫若愚說，深海未知的東(dong) 西太多了，科學家還需要繼續進行探索。

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