南极半岛是南极变暖最快、冰川融化最显著的区域，其陆架海域正成为全球海洋汞富集的热点之一。近日，北京大学城市与环境学院刘茂甸研究员领衔的研究团队在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表最新研究成果，系统揭示了自工业化以来人为排放与气候变暖如何共同加速南极半岛的汞循环，并促进长期封存于冰冻圈中的“历史遗留汞”重新释放。

研究团队通过对南极半岛海域沉积物进行高分辨率地球化学与汞同位素分析（图1），并结合观测约束的多介质汞收支模型，重建了工业化以来该区域汞的源-汇动态（图2）。研究发现，尽管远离人为排放源，现代南极半岛陆架沉积物的平均汞累积速率高达93±58 µg m^-2 yr^-1，是全球陆架平均水平的2倍；自工业化以来，这一累积速率增长了160%，表明人为排放与气候变暖已显著重塑这一偏远海域的汞循环。

研究揭示，这一显著增长是由两个耦合的“汞循环回路”共同驱动：其一，增强的大气沉降与海冰退缩导致的开阔水域扩大，强化了海水对大气汞的直接吸收；其二，气候变暖驱动冰川融化和地表侵蚀，激活了“大气-冰川-陆地-海洋回路”，使封存在陆地冰雪和土壤中的“历史遗留汞”被重新动员并输送到海洋（图2）。模型表明，自工业化以来，融冰驱动的陆地汞释放通量激增了550%，海-气交换通量也增加了350%。考虑到南极半岛的变暖速率是全球平均水平的6倍，这种气候反馈驱动的汞释放可能持续加剧，对脆弱的南极生态系统构成日益严峻的威胁。

该研究由北京大学牵头，刘茂甸研究员为通讯作者，城市与环境学院博雅博士后周诚真为第一作者，城市与环境学院王学军教授、已毕业博士生张倩茹（现杜克大学博士后）、耶鲁大学已毕业硕士研究生Nikki H. Zhang等为论文重要合作者。该研究得到国家自然科学基金（42476127、42521004和42577530）、北京市自然科学基金（8262022）、教育部基础学科与交叉学科突破计划（JYB2025XDXM909）和西藏自治区科技项目（XZ202501ZY0091）的资助。本研究还得到了北京大学高性能计算平台和北京大学城市与环境学院公共仪器平台的支持。

本文作者：周诚真博士、刘茂甸研究员

相关论文信息：C. Zhou, M. Liu, Q. Zhang, N.H. Zhang, & X. Wang, Climate warming and atmospheric deposition jointly accelerate the Antarctic Peninsula atmosphere–glacier–land–ocean mercury loop, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (31) e2613472123, https://doi.org/10.1073/pnas.2613472123 (2026).

图1. 南极半岛研究区域

图2. 公元19世纪至21世纪南极半岛陆架汞循环过程通量变化