近日，南方科技大学海洋科学与工程系林间和张传伦课题组联合培养博士后肖文杰及其合作者在美国科学院院刊（PNAS, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）发表论题为 “Substantial accumulation of mercury in the deepest parts of the ocean and implications for the environmental mercury cycle”（汞在海洋最深处的大量积累及其对环境汞循环的意义）的最新研究成果，首次揭示了深渊海沟汞的埋藏机制，发现深渊海沟的面积虽然占全球海洋不足1%，但自工业革命以来埋藏了大量的汞，在海洋乃至全球汞循环中扮演着重要角色。

汞是唯一一种常温下呈液态的重金属有毒元素，能在大气，土壤和水体之间长距离传输，并能通过食物链显著富集。尽管学术界早就认识到海洋沉积物是极其重要的汞汇，但关于深海沉积物中汞的分布与埋藏通量报道甚少，水深超过6000米的深渊海沟更是极少被研究过。深渊是地球上最深的海域，主要由分布在全球的30多条海沟组成，如大众熟知的马里亚纳海沟。由于极大深度带来的技术挑战，深渊是地球上最不被人类所了解的生境之一，代表着海洋科学与技术研究的前沿阵地。

研究团队利用上海深渊科学工程技术研究中心自主研发的全海深着陆器，从马里亚纳、玛索、新不列颠和布干维尔四条海沟采集了多根沉积柱状样，为在全球尺度上研究深渊汞的生物地球化学循环提供了可能。沉积物汞含量和同位素等地球化学和沉积学的数据显示：（1）马里亚纳、新不列颠和布干维尔三条海沟汞埋藏通量分别为27±2.6、189±12和241±36 μg m-2 yr-1，比全球深海平均值要高数十甚至数百倍（图a）；（2）来自汞和有机碳的同位素证据表明，海洋表层的汞（主要是人为来源）能够快速沉降并保存在深渊海沟沉积物中；（3）沉积柱中汞含量自工业革命以来呈现快速增加的趋势，主要归因于人为汞的排放，表明人类活动释放的汞已经污染了世界海洋的最深区域。

图a：全球海洋表层沉积物汞埋藏通量。

1950年以来，四条海沟汞埋藏通量的平均值超过1900-1950年期间的30%，以及1900年以前的60%（图b）。作者进一步估算出全球深渊海沟汞年均埋藏量（1950年以来）约占全球人为汞年均排放量的7±3%，以及深海沉积物汞年均埋藏量的27±10%。该研究在全球尺度上揭示了深渊海沟是海洋汞埋藏的热点区域，为理解汞的生物地球化学循环提供了新视角。

图b：深渊海沟沉积柱汞埋藏通量随深度的变化。

图c：深渊海沟汞的生物地球化学过程。

肖文杰为论文共同第一作者，合作者包括耶鲁大学博士刘茂甸、上海海洋大学教授许云平和北京大学教授王学军、耶鲁大学教授Peter A. Raymond、北京大学陶澍院士、研究员刘俊峰、博士张倩茹、天津大学教授陈玖斌、特伦特大学博士袁圣柳。该研究得到了国家自然科学基金、同济大学海洋地质国家重点实验室开放基金、上海佘山国家野外科学观测站开放基金、深圳海洋地球古菌组学重点实验室和南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）等资助。

论文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2102629118

供稿：海洋科学与工程系

通讯员：颜莎

主图：丘妍

编辑：朱增光