汞（Hg）是通过大气进行长距离和跨国界传输的全球污染物，并以不同形态沉降到水体和陆地环境。森林生态系统是全球重要的汞汇，同时也是全球汞循环过程中最为活跃的关键地带之一。传统森林汞生物地球化学循环研究主要侧重汞在森林系统中含量、储库、通量及质量平衡，无法追溯相关的生物地球化学过程；而汞稳定同位素示踪技术可定量示踪物质来源和特征性过程，为解析森林系统汞的循环过程提供新契机。
全球湿沉降汞通量观测认为，穿透雨（空旷雨穿过冠层形成穿透雨）中只包含大气二价汞（HgII）来源，穿透雨汞沉降是森林大气二价汞沉降的主要形式，特别是降雨量极大的热带地区，穿透雨汞沉降可能是驱动森林土壤汞累积的关键来源。中国科学院地球化学研究所冯新斌研究员团队针对热带雨林中降水-穿透雨-地表径流过程中汞的源汇归趋进行了研究。研究发现，降雨经过冠层过程有70%的二价汞（HgII）被截留在冠层中，穿透雨淋溶了冠层植被残体或者附着颗粒物上的汞，这部分汞源于先前冠层吸收的大气中零价汞，这就造就穿透雨中大气零价汞（Hg0）来源比例高达65%（图1）。本研究进一步估算了全球穿透雨过程大气零价汞沉降通量为600~1000吨/年，强调森林生态系统穿透雨形成过程是一种被忽视的大气零价汞沉降的方式，未来关于森林生态系统大气零价汞汇的估算应充分考虑穿透雨过程中大气Hg0汇。
图1 热带雨林降水-穿透雨-地表径流过程汞浓度、同位素及通量特征
汞毒性极强，尤其以甲基汞毒性最强。甲基汞能在食物链富集放大百万至千万倍，环境中微量的甲基汞也能造成环境中显著的汞污染。森林生态系统是大气汞重要的汇，可能使得森林鸟类面临着严峻的甲基汞暴露风险。然而，当前关于鸟类的甲基汞暴露风险的研究主要集中于欧美等温带地区和水生系统相关的鸟类（如，水鸟和海鸟），而对于生物鸟类物种多样性极为丰富的热带/亚热带森林的研究匮乏，阻碍了对大气汞沉降和森林鸟类甲基汞暴露风险之间相互关系的理解。
鉴于此，中国科学院地球化学研究所冯新斌研究员团队，通过交叉耦合鸟巢视频监测和汞稳定同位素技术，对哀牢山两种常见的同域分布繁殖鸟类（铜蓝鹟和棕腹仙鹟）的甲基汞暴露风险开展了细致的研究。研究结果显示：森林鸟类食物链主要富集甲基汞；鸟类的取食层位决定了其甲基汞暴露风险，下层觅食的棕腹仙鹟比冠层觅食的铜蓝鹟面临更高的甲基汞暴露风险（图2）；汞同位素模型揭示食物链的汞主要来源于大气零价汞（atmospheric Hg0）的沉降；森林地表汞的原位甲基化不容忽视，强调未来研究应重点关注森林下层觅食鸟类的甲基汞暴露风险。
图2. 哀牢山亚热带森林两种夏季繁殖鸟类的甲基汞暴露风险来源和机制
上述研究成果均发表在环境科学与生态学研究领域期刊Environmental Science & Technology上。该系列研究得到了国家自然科学基金（42207311, 42122053, 42377255, 42394093, 42007307）和中国科学院青年创新促进会（2023418,2022404）等项目资助。野外工作得到了云南西双版纳森林生态系统国家野外科学观测研究站和云南哀牢山森林生态系统国家野外科学观测研究站的大力支持。
论文信息1：Wei Yuan, Xun Wang, Che-Jen Lin, Ge Zhang, Fei Wu, Nantao Liu, Longyu Jia, Hui Zhang, Huazheng Lu, Jinlong Dong, and Xinbin Feng; Environmental Science & Technology 2024 58 (11), 4968-4978.
论文链接1：DOI: 10.1021/acs.est.3c09265
论文信息2：Kang Luo, Wei Yuan, Zhiyun Lu, Zichun Xiong, Che-Jen Lin, Xun Wang, and Xinbin Feng. Unveiling the Sources and Transfer of Mercury in Forest Bird Food Chains Using Techniques of Vivo-Nest Video Recording and Stable Isotopes. Environmental Science & Technology. 2024
论文链接2：DOI: 10.1021/acs.est.3c10972
(冯新斌课题组供稿）