Mercury isotopes uncover climate-driven exposure pathways in Arctic food webs
本研究通过利用环斑海豹中的汞稳定同位素，证明了气候驱动的陆地径流增加和洋流变化正使北极顶级掠食者暴露于不断上升的汞水平之中，从而在人类活动排放量下降的背景下，造成了日益增长的健康威胁。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是对下方论文的AI生成解释。它不是由作者撰写或认可的。如需技术准确性，请参阅原始论文。 阅读完整免责声明
北极圈的变暖速度比地球上其他任何地方都要快，这种变化正在导致海冰融化、冻土消融以及洋流改变。这些物理变化不仅在重塑景观，还在重新释放数世纪以来被困在冰层和土壤中的古老污染物。在这些污染物中，最令人担忧的是汞（水银），这是一种会进入食物链并在动物和人体内积累的毒性金属。尽管全球范围内的努力已成功减少了工厂和矿井向大气中排放的汞量，但这种毒素在北极野生动物体内的水平并未如预期般下降。在某些地方，其含量甚至正在上升。这种差异让科学家们感到困惑：如果空气变得更洁净了，为什么动物却变得更病了？答案在于理解汞如何在环境中移动、如何发生形态变化，以及变化的气候是如何为这种毒素进入食物网打开新门户的。
为了破解这个谜团，研究人员利用了一个独特的工具：汞原子留下的化学指纹。汞以几种略有不同的版本（称为同位素）存在，这些版本就像是独特的标签。当汞暴露在阳光下时，其中一些标签会发生改变；而当它被植物或细菌处理时，另一些标签则会发生变化。通过测量环斑海豹（一种遍布北极的关键物种）肌肉组织中的这些细微差异，科学家可以精确追踪汞的来源及其在到达动物体内之前所经历的路径。这项研究是首个比较整个北极地区同位素特征的研究，它揭示了汞的来源并非统一。相反，这取决于海豹生活在受陆地径流主导的区域，还是受洋流主导的区域。
研究人员分析了2014年至2024年间从阿拉斯加、加拿大、格陵兰岛和斯瓦尔巴群岛等八个不同地点采集的232份环斑海豹肌肉样本。他们发现数据中存在显著的分歧。生活在加拿大高北极地区和格陵兰岛北部的海豹携带了最高水平的汞。这些动物还表现出一种特定的化学特征，表明其体内的汞曾在陆地上停留过。汞从空气中沉积到苔原上，被植物吸收并冻结在土壤中，随后随着多年冻土的融化，通过河流冲入海洋。由于这些汞经过了陆地的处理，且在水中未暴露于大量阳光下，其化学标签保持着独特的特征。相比之下，来自西斯瓦尔巴群岛和格陵兰岛部分地区的海豹汞含量要低得多。它们的化学特征讲述了另一个故事：这些汞通过海洋长距离旅行，由从大西洋向北流动的暖流携带而来。这种海洋汞在进入食物网之前，经历了更多的阳光照射并经历了不同的处理过程。
该研究明确排除了这些差异是由海豹摄食习惯引起的观点。虽然饮食可以影响化学特征，但观察到的模式过于宏大且与海洋地理高度一致，无法仅用食物选择来解释。研究人员还发现，高北极地区的海豹并非仅仅因为处于食物链顶端而摄入更多汞；而是因为汞本身的来源不同。加拿大和格陵兰岛海豹的高水平汞含量是由陆地中储存的“遗产汞”释放驱动的，这一过程正因气候变化而加速。随着地面融化和河流流量增强，这些储存的毒素被冲刷进沿海水域，并迅速被微小生物吸收，进而传递给海豹。
展望未来，研究人员利用计算机模型模拟了北极海洋到本世纪末可能发生的变化。这些模拟表明，情况可能会进一步恶化。随着气候持续变暖，多年冻土的融化很可能会从陆地释放出更多的汞。同时，海洋循环的变化（例如那些目前保持某些区域新鲜度的伟大洋流的减弱）可能会改变汞的分布方式。如果洋流发生偏移，目前安全的区域可能会开始接收来自陆地的高负荷汞，而其他地区则可能出现不同的暴露模式。这项研究表明，即使人类今天停止所有新的汞排放，由气候驱动的旧有储存汞的释放，仍将持续威胁野生动物以及依赖它们生存的原住民社区。
这项研究凸显了我们对环境健康理解中的一个关键空白。它表明，减少排放仅仅是成功的一半；气候本身现在正成为一种二次污染源，解锁了那些被封存了数代人的毒素储库。环斑海豹作为长期以来监测北极健康的哨兵，现在正在讲述一个关于变化世界的故事——在这个世界里，过去正在追赶现在。通过追踪这些化学指纹，科学家现在可以预测下一波污染可能袭击哪里，从而为保护脆弱的北极生态系统以及生活在那里的人们提供至关重要的工具。
您所在领域的论文太多了？
获取与您研究关键词匹配的最新论文每日摘要——附技术摘要，使用您的语言。