汞是少数能以气态形式在大气中长距离传输的重金属污染物。2017年生效的《水俣公约》旨在削减人为汞排放，但评估其成效的前提，是精确回答一个基本问题：大气中的汞，究竟被谁“吸”走了？
图1 远眺东南亚赤道附近的热带雨林，安达曼海峡的波涛声在印度洋徘徊。
2026年，中国科学院地球化学研究所冯新斌研究员团队在Nature Communications 、Environmental Science & Technology、Geochimica et Cosmochimica Acta等期刊上连续发表四项研究，首次将全球森林叶片汞汇的不确定性从此前的320–3138吨/年大幅压缩至1155±422吨/年；研究同时揭示：热带雨林是地球最强的天然“汞过滤器”；在站点尺度上，长期被忽视的高山苔藓和地衣，以不到2%的生物量贡献了近半数的森林汞库。
一、叶片“吸汞”并非单向：气候决定叶片是存是放
森林通过叶片气孔吸收大气中的气态单质汞（Hg⁰），将其氧化后固定于叶片组织内，再通过凋落物将汞输入土壤，这一过程贡献了全球表层土壤60%以上的汞。但叶片对汞的吸收并非“只进不出”。研究发现，在光合作用相关的酶促氧化过程中，部分被固定的汞会经光化学还原重新以Hg⁰形式释放回大气。这一吸收-再释放的动态平衡，受气候条件深刻调控。在干旱炎热的稀树草原，叶片吸收的汞仅9%–21%被重新释放；而在温暖湿润的热带雨林，这一比例高达61%–70%。这意味着，同样是森林，不同气候区对大气汞的“净捕获效率”截然不同。
图2 水热梯度下森林叶片汞积累的生理驱动框架。揭示了气象因子、叶片生理过程对大气汞在叶片富集的多级调控通路；展示了从叶芽萌发、叶片成熟至衰老完整物候阶段内，气孔导度、光合蒸腾、叶片饱和水汽压差等生理指标驱动叶片汞积累的内在机理；同时沿水热梯度对比亚热带常绿阔叶林、热带稀树草原、热带雨林三种林型，量化叶片全生命周期汞累积动态的区域分异规律。
二、热带雨林：工业汞的“意外过滤器”
更令人意外的是全球汞“源-汇”的空间格局。工业化程度最高的北半球中纬度地区（如东亚）每年排放大量人为汞，但当地森林的汞汇反而较弱；而远在南美洲亚马逊和中非的热带雨林，几乎没有工业排放，却因独特的气候和叶片性状，成为全球吸收大气汞能力最强的地区。
研究团队通过整合全球2415条观测记录与机器学习建模，绘制了首张高分辨率全球森林叶片汞汇分布图。结果显示，亚马逊和中非热带雨林的叶片汞年累积速率高达50–70 ng/g，是北方针叶林的三倍以上。全球森林每年吸收的1155吨大气汞中，约三分之二（792±309吨） 由热带雨林贡献。以亚马逊盆地为例，当地森林每年吸收约321吨汞，而区域人为排放仅约181吨；而多出来的汞，来自数千公里外工业区的长途传输。这种“南半球吸收、北半球排放”的跨洲际不平衡，造成跨大陆的环境责任与污染后果的显著错位。自工业革命以来，发达国家历史排放的汞经长距离迁移、植被吸收，大部分库存在发展中国家的表层土壤，造成生态风险。
图3 全球预测叶片汞累积速率与汞汇的空间格局及纬度梯度。（a）模拟的全球叶片汞累积速率分布。（b）叶片汞累积速率的纬度梯度。（c）模拟的全球叶片汞汇分布。（d）叶片汞汇的纬度梯度。图（a）和（c）中的卫星底图来自ArcGIS Pro中的World Imagery底图。缩略语：HgAR，叶片汞累积速率；HgAS，叶片汞同化汇（即叶片吸收的汞总量）。
三、苔藓地衣：高山森林1.4%的生物量扛起40%的汞库
除了高大乔木的叶片，高山针叶林中的苔藓和地衣同样是不可忽视的“吸汞主力”。在云南香格里拉海拔3700米的高山森林中，苔藓和地衣仅占森林总生物量的1.4% ，却贡献了植被汞库的40%。
从林下到树冠，汞浓度逐级升高——树冠层松萝的汞浓度高达362 ng/g，是地面苔藓的十倍以上。冠层地衣通过凋落物和穿透雨向森林土壤输送的汞，甚至超过了叶片凋落物和大气降雨直接输入的贡献。据估算，全球苔藓和地衣每年捕获的汞约839吨，相当于人为汞排放的三分之一。
图4 普达措细雨过后，冷杉围静渚，暖雾起幽篁，六月春犹在，心随云水长。
四、稀树草原：极端气候下的另类汞循环
在云南元江干热河谷的稀树草原，汞循环呈现出截然不同的面貌。年均温24.7°C、年蒸发量是降水量的两倍多，强烈的光化学作用使得大气汞在细颗粒物（PM₂.₅）表面发生复杂的非均相反应。
图5 云雾中的元江干热河谷，白雾如纱，暮寂霏云，温柔而浩荡地漫卷过山腰。
同位素示踪显示，当地大气总汞中人为源贡献在旱季高达56.8%，雨季降至43.8%；而PM₂.₅上的汞更多来自二次生成过程，雨季中72.4% 的颗粒态汞来自大气化学反应而非直接排放。
图6 元江稀树草原干、湿季大气汞组分来源与转化分配。本图解析气态总汞（TGM）、颗粒态汞（PBM）两类大气汞组分的来源、二次转化分配比例与分馏特征。干季自然源贡献 43.2%，湿季自然源贡献升至 56.2%，体现降水季节对自然释汞的提升作用。干季人为排放汞经二次过程转化为颗粒汞（PBM）占 40.7%，转化为气态总汞（TGM）占 56.8%；湿季人为排放汞经二次过程转化为颗粒汞（PBM）占 27.6%，转化为气态总汞（TGM）占 43.8%；同时湿季 TGM 二次转化向 PBM 分配比例达 72.4%，湿环境促进气态汞向颗粒态汞转化。
五、气候变暖正在改写森林汞循环的“剧本”
四项研究的共同启示是：气候通过调控植物生理，深刻影响着森林对大气汞的吸收与再释放。敏感性分析表明，气温每升高10%，叶片汞吸收通量增加约9%–46%，再释放通量增加约30%–41%。随着全球变暖和干旱化加剧，叶片“存汞”比例可能下降，意味着森林这个巨大的汞“过滤器”正逐渐减弱。与此同时，森林砍伐、火灾等扰动可能将土壤中封存数十年的历史汞重新释放回大气。未来评估《水俣公约》成效时，必须将气候驱动的森林汞循环变化纳入考量。除了减排之外，保护热带雨林和山地苔藓地衣群落，同样是守护地球免受汞污染的关键一环。
本研究得到国家自然科学基金（42394093、42377255、42577297、42507362）、贵州省科技计划项目（CXTD[2023]023、QKHJC-ZK[2025]YB108）、贵州省重大科技专项（[2025]002）及中国科学院地球化学研究所科技创新发展基金（2024-03）的资助。研究团队感谢哀牢山、西双版纳、元江等国家级森林生态系统研究站提供的大力支持；感谢张舸博士、孙梅清博士、许议元博士以及在读博士生贾龙玉的辛勤工作。
论文信息
1. 全球森林汞汇主论文
Jia, L., Huang, J.H., Wang, X., Yuan, W., Pu, Q., Zhang, H., Liu, N., Zhou, J., Zhu, X., Sun, M., Driscoll, C.T., Wang, F., Lin, C.J. & Feng, X. (2026). Climate and plant traits drive a cross-continental imbalance in atmospheric Hg uptake. Nature Communications, 17, 5504.
DOI: 10.1038/s41467-026-74746-x
2. 稀树草原大气汞来源与转化论文
Yuan, W., Zhang, G., Wang, X., Sun, M., Zhang, H., Jia, L., Liu, N., Pu, Q., Xu, Y., Wen, H., Thinkampheang, S., Marod, D., Tao, J., Lei, M. & Feng, X. (2026). Mercury Isotopes Reveal Atmospheric Sources and Particle-Mediated Redox Shifts in a Tropical Savanna. Environmental Science & Technology, 60(12).
3. 高山苔藓地衣汞汇论文
Xu, Y., Yuan, W., Ma, W., Liu, N., Jia, L., Sun, M., Zhang, H., Lin, C.J., Wang, X. & Feng, X. (2026). Low Biomass, High Impact: Mosses and Lichens Dominate Mercury Sequestration in the Alpine Forest. Environmental Science & Technology, 60(16).
4. 叶片汞循环气候-生理驱动论文
Sun, M., Wang, X., Yuan, W., Jia, L., Huang, J.H. & Feng, X. (2026). Mercury isotopes reveal climate and physiology driven divergence in foliar Hg⁰ recycling mechanisms across tropical and subtropical forests. Geochimica et Cosmochimica Acta, 418.
DOI: 10.1016/j.gca.2026.02.018
(环境室/供稿)