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北極動物體內的汞含量之謎解開了

謎團的答案在於海洋本身。

圖:Shutterstock

在加拿大北極區,有個問題困擾了科學家們數十年:為什麽北極西部的海洋動物體內的汞含量會比東部地區的高?

從順著洋流泛舟的浮遊生物,到像北極熊這樣的大型哺乳動物,整面食物網都呈現出了同樣的趨勢。

這個問題之所以重要,是因為汞是全球矚目的一種汙染物。生活在地球靠北地區的人們依賴於海洋獲取食物資源,而汞不僅會導致動物罹患生殖疾病,還會對人體造成嚴重的精神損害,並有礙於嬰兒的發育。

早期的研究曾試圖通過探究海洋中汞的來源,來解釋這種差異,但最新的這項研究則表明,謎團的答案在於海洋本身。

平衡打破

在北極地區,海洋哺乳動物是當地土著居民傳統的狩獵對象,也是他們民族文化的重要組成部分,如北極熊、白鯨和海豹等。

但北極的變暖趨勢遠超過全球變暖的理論預期。赤道地區的高溫暖氣流在氣壓梯度力的作用下流向南北兩極,加上氣候變化和全球工業化本身造成的影響,南北極是全球中對增暖最為敏感的地區。該區域溫度上升的幅度是世界上其它地區的兩倍左右。在這個嚴峻的背景下,人們在北極區內的動物和人類身上均發現了高濃度的汙染物,尤其是汞。

當地育齡婦女血液中的汞含量超過安全限度這一現象頻繁出現。因此,如何保持海洋食品的營養和文化效益,同時減輕汞潛在的健康風險已經成了北極人面臨的一個重大挑戰。

來源,還是過程?

先前的研究認為,加拿大北極區西部的海洋動物體內之所以含有更多汞,是因為該地區的汞來源更多樣,包括來自於亞洲東部的大氣排放、大流域的河道流量如馬更些河、海岸侵蝕以及永凍土融化。

但問題是,所有這些來源的汞幾乎全部以無機形式存在,如汞蒸氣。

而當無機汞在微生物的作用下轉化為甲基汞後,不僅浮遊生物攝入汞的速度會更快,所有水生生物體內的甲基汞也將通過生物放大作用,沿著食物網逐級富集,蓄積在體內。因此甲基汞往往對位於食物鏈頂層的捕食者造成的危害更大,如大魚、鳥類、大型哺乳動物以及人類。

所以十多年來,科學家們始終對此前的理論——即北極海洋動物體內的汞含量差異性之謎在於汞的來源——抱有疑慮,反而更傾向於另一種可能性:海洋中無機汞轉化為甲基汞並富集的這個過程。現在,我們終於有答案了。

剖析海洋成分

加拿大研究會主席(Canada Research Chair)、來自曼尼托巴大學的教授Feiyue Wang一行人,於2015年夏天加入了由北極網絡聯合研究組織(ArcticNet)率領的北極探險隊。

他們在加拿大海岸警衛隊阿蒙森號破冰船上生活了八周時間,分析了從北大西洋拉布拉多海開始、穿過加拿大北極群島、到波弗特海及加拿大海盆為止5200公里範圍內於不同深度采集的海水樣品。

結果發現,加拿大北極區西部海水樣品的總汞濃度(無機汞+甲基汞)普遍比東部的低。這和在海洋動物中觀察到的汞含量趨勢截然相反。

分層

與此同時,甲基汞的含量顯示出了一個十分意味深長的分布模式:其濃度於海面最低,在100-300米之間達到最大值,然後越往海底走濃度逐漸下降。

海面下方的海洋層反而富含甲基汞的現象在其它海洋中同樣存在。但與眾不同的是,北極地區“甲基汞富集層”的深度要比其它地區的淺得多。

研究人員還發現,加拿大北極區的甲基汞富集層中,西部的濃度峰值最高,東部最低,恰好與海洋動物體內的汞含量趨勢相符。

富集層的淺度之所以重要,是因為它正好位於浮遊動物和食物鏈底層的其它水生生物的棲息地的範圍內,也因此,這些動物便能輕而易舉地吸收到甲基汞,隨後在捕食者體內一層層蓄積。

謎底終於解開了:為什麽北極區西部的海洋動物體內的汞含量比東部的高?因為它淺海水的甲基汞濃度比東部高。

遙遙無期的複原之路

2017年8月16日,《水俁公約》生效。這是一項旨在控制和減少汞排放的全球條約。水俁病指的是因食入被有機汞汙染的海洋產品而罹患的慢性汞中毒。

雖然已經有了答案,但此項研究卻同時意味著,海洋哺乳動物體內的汞含量將需要很長時間才能減少。

蝌蚪五線譜編譯自livescience,譯者 狗格格,轉載須授權 

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