研究：全球森林砍伐导致更多汞污染

根据麻省理工学院的一项新研究，每年向大气中排放的人造汞中约有10%是全球森林砍伐的结果。

从亚马逊雨林到撒哈拉以南非洲的大草原，世界上的植被就像一个水槽，可以去除空气中的有毒污染物。然而，如果目前的森林砍伐速度保持不变或加速，研究人员估计，净汞排放量将继续增加。

“我们一直忽视汞的重要来源，特别是在热带地区，”数据，系统和社会研究所（IDSS）的前博士后，该研究的主要作者Ari Feinberg说。

研究人员的模型显示，亚马逊雨林作为汞汇发挥着特别重要的作用，占全球陆地汇的30%左右。因此，遏制亚马逊森林砍伐可以对减少汞污染产生重大影响。

该团队还估计，全球植树造林工作可以使每年的汞吸收量增加约5%。虽然这很重要，但研究人员强调，仅靠重新造林不应取代全球污染控制工作。

“各国在减少汞排放方面付出了大量努力，尤其是北方工业化国家，这是有充分理由的。但全球10%的人为来源是巨大的，而且未来有可能更大。[解决这些与森林砍伐相关的排放问题]需要成为解决方案的一部分，“IDSS和麻省理工学院地球，大气和行星科学系教授Noelle Selin说。

Feinberg和Selin与共同作者Martin Jiskra一起撰写了这篇论文，Martin Jiskra是巴塞尔大学的前瑞士国家科学基金会Ambizione研究员;Pasquale Borrelli，意大利罗马第三大学教授;以及瑞士联邦水产科学与技术研究所的博士后Jagannath Biswakarma。这篇论文今天发表在 《环境科学与技术》杂志上。

汞建模

在过去的几十年里，科学家们普遍专注于研究森林砍伐作为全球二氧化碳排放的来源。汞作为一种微量元素，并没有受到同样的关注，部分原因是陆地生物圈在全球汞循环中的作用直到最近才得到更好的量化。

植物叶子从大气中吸收汞，就像它们吸收二氧化碳一样。但与二氧化碳不同的是，汞对植物来说并不具有重要的生物学功能。汞主要停留在叶子内，直到它落到森林地面，汞被土壤吸收。

如果汞最终进入水体，汞就会成为人类的严重问题，在那里它可能会被微生物甲基化。甲基汞是一种强效神经毒素，可被鱼类吸收并通过食物链进行生物蓄积。这可能导致人类食用的鱼类中甲基汞含量达到危险水平。

“在土壤中，汞的结合比沉积在海洋中的汞要紧密得多。森林正在做一种生态系统服务，因为它们在更长的时间尺度上封存汞，“Feinberg说，他现在是西班牙Blas Cabrera物理化学研究所的博士后。

通过这种方式，森林减少了海洋中有毒甲基汞的数量。

许多关于汞的研究都集中在工业来源上，如燃烧化石燃料、小规模金矿开采和金属冶炼。2013年《水俣公约》是一项全球条约，呼吁各国减少人为排放。但是，它没有直接考虑森林砍伐的影响。

研究人员启动了他们的研究来填补这一缺失的部分。

在过去的工作中，他们建立了一个模型来探索植被在汞吸收中的作用。他们使用一系列土地利用变化情景，调整了模型以量化森林砍伐的作用。

评估排放

这种化学迁移模型主要通过降雨或吸收森林生态系统来追踪汞从排放源到在大气中发生化学转化的地方，然后最终到达沉积的地方。

他们将地球划分为八个区域，并进行了模拟，以计算每个区域的森林砍伐排放因子，同时考虑植被的类型和密度，土壤中的汞含量以及历史土地利用等因素。

然而，一些地区的良好数据很难获得。

他们缺乏来自热带非洲或东南亚的测量结果 – 这两个地区经历了严重的森林砍伐。为了弥补这一差距，他们使用更简单的离线模型来模拟数百种场景，这有助于他们改进对潜在不确定性的估计。

他们还开发了一种新的土壤汞排放配方。这一表述抓住了这样一个事实，即森林砍伐减少了叶面积，从而增加了照射到地面的阳光量，并加速了土壤中汞的释气。

该模型将世界划分为网格方块，每个方块都有几百平方公里。通过改变某些方格中的地表和植被参数来表示森林砍伐和重新造林情景，研究人员可以捕捉到对汞循环的影响。

总体而言，他们发现，由于森林砍伐，约有200吨汞排放到大气中，约占人为排放总量的10%。但在热带和亚热带国家，森林砍伐排放量占总排放量的比例更高。例如，在巴西，森林砍伐排放量占人为排放总量的40%。

此外，人们经常生火为热带森林地区准备农业活动，这通过释放植被储存的汞而造成更多的排放。

“如果森林砍伐是一个国家，它将成为仅次于中国的第二大排放国，中国每年排放约500吨汞，”Feinberg补充道。

由于《水俣公约》现在正在解决主要汞排放问题，科学家们可以预期，未来森林砍伐将占人为排放的更大比例。

“保护森林或砍伐森林的政策产生了超出其目标的意想不到的影响。重要的是要考虑到这些是系统，它们涉及人类活动，我们需要更好地理解它们，以便真正解决我们知道存在的问题，“Selin说。

通过提供第一个估计，该团队希望激发该领域的更多研究。

未来，他们希望将更多动态的地球系统模型纳入他们的分析中，这将使他们能够交互式地跟踪汞的吸收，并更好地模拟植被再生的时间尺度。

“这篇论文代表了我们对全球汞循环的理解的重要进展，它量化了长期以来一直被提出但尚未量化的途径。迄今为止，我们的大部分研究都集中在初级人为排放上 – 那些直接由人类活动通过煤炭燃烧或手工和小规模金矿开采中的汞金汞合金燃烧产生的排放，“密歇根州立大学地球与环境科学系助理教授Jackie Gerson说，他没有参与这项研究。“这项研究表明，森林砍伐也会导致大量的汞排放，需要从全球汞模型和土地管理政策的角度加以考虑。因此，它有可能在科学上推进我们的领域，并促进通过砍伐森林减少汞排放的政策。

这项工作部分由美国国家科学基金会、瑞士国家科学基金会和瑞士联邦水产科学与技术研究所资助。