汞(Hg)是一种受广泛关注的全球性污染物，可随大气环流进行长距离传输，并通过大气沉降进入陆地生态系统，对人类健康和生态安全造成危害。森林生态系统以其广阔的面积和活跃的生物地球化学循环过程，影响着全球汞的生物地球化学循环。目前，大气与森林生态系统间Hg⁰交换通量的评估结果仍存在较大的误差(-727~ +703 Mg yr^-1)，其主要原因是缺乏大气-植被汞交换通量数据和对汞交换过程的深刻认识。基于大气Hg⁰浓度的长期观测和汞同位素的测量很难厘清森林植被和土壤在大气汞循环中所扮演的角色。因此，对大气与植被、大气与土壤间界面汞交换原位观测和过程解析将为这一问题提供崭新视角和解决方案。

　　中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室冯新斌研究员领导的团队以瑞士达沃斯Seehornwald亚高山针叶林为研究对象，基于动力学通量袋和通量箱(DFB/DFC)大气汞交换通量观测方法及天然汞稳定同位素示踪技术，明确了欧洲温带森林植被和土壤在森林生态系统汞生物地球化学循环中所扮演的角色，阐明了大气-叶片及大气-土壤间Hg⁰交换过程与机制，并量化了各交换过程Hg⁰的通量。研究结果表明：

　　（1）达沃斯Seehornwald森林云杉叶片为大气Hg⁰汇(-0.27 0.08 ng m^-2 h^-1)。云杉叶片优先吸收大气中轻的汞同位素，导致通量袋出气口Hg⁰的 ²⁰²Hg发生正偏移。

　　（2）森林土壤为大气Hg⁰源(1.53 1.09 ng m^-2 h^-1)。土壤汞的再排放主要是微生物还原主导下土壤孔隙中Hg⁰扩散到地表的过程。汞同位素质量平衡模型表明，Hg⁰直接沉降到土壤通量为？3.37 1.52 ng m^-2 h^-1；表层土壤光还原通量为0.52 0.44 ng m^-2 h^-1；深层土壤的土壤气体释放通量为4.39 1.26 ng m^-2 h^-1(图1)。

　　（3）大气Hg⁰直接沉降到土壤的通量是云杉叶片吸收的3.2倍，表明森林土壤对区域大气汞同位素组成产生重要影响。

　　　图1. 达沃斯Seehornwald森林不同界面间汞交换过程通量

　　上述研究成果以“Isotopic Characterization of Mercury Atmosphere-Foliage and Atmosphere-Soil Exchange in a Swiss Subalpine Coniferous Forest”为题在环境科学领域国际重要期刊Environmental Science & Technology上发表，并被选为补充封面(图2)。该研究得到了国家自然科学基金(21661132002, 41430754)，瑞士国家科学基金(IZLCZ2_170176)和2019年贵州省科学与工程技术补贴(GZ2019SIG)等项目的资助。

　　图2. 本研究被选为Supplementary Cover文章

　　论文信息：Chen, C. Y.; Huang, J. H.; Li, K.; Osterwalder, S.; Yang, C. M.; Waldner, P.; Zhang, H.; Fu, X. W.; Feng, X. B., Isotopic Characterization of Mercury Atmosphere-Foliage and Atmosphere-Soil Exchange in a Swiss Subalpine Coniferous Forest. Environ Sci Technol, 2023, 57, (42), 15892-15903.

　　论文链接：https:// doi.org/10.1021/acs.est.3c03576