汞是一种有毒且能够全球传输的污染物。当今的汞排放约为工业革命前的3-5倍，使得表层生态系统中的汞负荷显著增加。进入到海洋中的汞在细菌的作用下转化为剧毒的甲基汞(本文特指单甲基汞，MMHg)，而甲基汞易于在生物中富集，并通过食物链进入到高营养级的鱼类、哺乳动物及人体中。因此，在全球变化的大背景下，海洋甲基汞的生成、转化和富集的研究对于制定全球和区域性环境政策（如《关于汞的水俣公约》）具有重要的意义。
当今主流观点认为海洋的净甲基汞主要产生于中部海洋（100-1000米）的低氧区。尽管表层海洋（0-100米）也能产生甲基汞，但强烈的甲基汞光降解使得表层海洋的甲基汞含量极低。近期，随着航测汞数据覆盖率的增加，越来越多的研究表明深海（>1000米）甲基汞含量并不低。那么，深海甲基汞的来源究竟是什么？地科院孙若愚副教授与中科院深海科学与工程研究所、法国科学院图卢兹地球环境研究所、南开大学、南京大学的研究人员合作，利用我国拥有自主知识产权的潜水器/着陆器进行深海探测和采样，并通过马里亚纳/雅浦海沟生物（图1）的汞同位素巧妙地揭示了深海甲基汞的来源与迁移途径。
天津大学地科院副教授孙若愚等研究人员发现7000-10000米海沟生物与上层海洋（0-1000米）鱼类具有相似的汞同位素组成（明显的奇数汞同位素异常）；深海沉积物与上层海洋悬浮颗粒物具有相似的汞同位素组成（极小的奇数汞同位素异常）。尽管海沟生物中甲基汞的含量变化极大，但其汞同位素组成却变化极小，说明生物中的甲基汞与无机汞具有相似的同位素组成，即明显的奇数汞同位素异常。结合海沟区域的深层水生成模式、甲基汞生命周期以及颗粒物传输途径，该研究认为：海沟生物的甲基汞主要来自上层海洋；表层海洋经过光降解的MMHg与中层海洋未经光降解的MMHg混合，继而通过下沉的颗粒物进入到深海食物链系统（图2）。虽然深海占有70%的海水体积，但是深海中可能并没有甲基汞的产生。此外，该研究还对毒性更大的海洋二甲基汞的生成机制以及生物体内甲基汞的解毒过程进行了启发性探讨。
此前Nature（Lamborg等，2014）的研究认为当今海洋大约有6万多吨人为源汞，其中2/3位于上层海洋，其余1/3位于快速深层水形成区的北大西洋深层水和南极底层水。本研究在无深层水形成的北太平洋深海中发现光降解的MMHg的信号，表明深海人为源汞的输入量可能要比以前认为的要多得多。未来全球气候变化对上层海洋甲基汞生成的影响（Schartup等，2019，Nature）势必会很快传递至深层海洋，并对海沟生态系统造成威胁。
该研究以题为Methylmercury produced in upper oceans accumulates in deep Mariana Trench fauna发表在Nature Communications上，受到科技部重点研发计划（2016YFC0300503; 2017YFC0212700）、国家自然科学基金（41625012; 41602345; 41922019;U1612442; 41961144028）以及天津市自然科学基金(17JCYBJC23500)的支持。该成果已被2020年6月21-26日召开的国际地球化学年会（Goldschmidt Conference）作为“会议亮点”进行了报道 [http://earth.tju.edu.cn/info/1459/6407.htm]。
文章信息：
Ruoyu Sun , Jingjing Yuan, Jeroen E. Sonke, Yanxu Zhang, Tong Zhang, Wang Zheng, Shun Chen, Mei Meng, Jiubin Chen, Yi Liu, Xiaotong Peng, Congqiang Liu. Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-020-17045-3
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-17045-3
图1. 研究区域【雅浦海沟（b）和马里亚纳海沟（c）】及样品分布【橙色：沟虾；绿色：沉积物；蓝色：狮子鱼】
图2. 海洋系统汞循环示意图。数字表示不同过程：1-生物还原；2-光还原；3-生物甲基化；4-吸附；5-光降解；6-解吸附；7-生物甲基化；8-颗粒物下沉；9-垂直混合；10-累积与传递
