揭示森林在持久性有机污染物全球循环中的作用

从全球视角看，持久性有机污染物（POPs）在森林中的分布状况如何？森林变化对POPs全球迁移可能产生怎样的影响？

通过整理近三十年来亚洲、欧洲、美洲和非洲偏远地区森林观测的植被、土壤、大气和沉降中POPs的浓度及分布数据，中科院青藏高原所高寒环境质量与安全团队王小萍研究员等系统梳理了POPs在森林生态系统中的迁移循环机制（图1）。森林拦截了POPs在大气中的传输，但林火等会使存储在森林土壤中的POPs二次释放，将可能部分抵消《斯德哥尔摩公约》全球减排的实施效果。该成果近日发表于国际知名科技期刊《自然》子刊《自然综述：地球与环境》（Nature Reviews Earth & Environment）。

图1 POPs全球迁移模式（左图）及森林中POPs的循环过程（右图）

在人类活动和气候变化双重驱动下，全球森林正发生着显著变化。热带雨林快速消失、中纬度地区植树造林和愈发频繁的大面积林火正改变着全球森林的分布。这些变化不仅改变了野生动物和人类的生存环境，也深刻影响着全球物质和能量流的运行方向与程度。

作为全球物质流的组成部分和对人体、生态系统有毒害作用的重要污染物，POPs的全球散播离不开森林的调控。据文章的第一作者龚平介绍，POPs在森林中迁移循环的基本机制目前被归纳为“森林过滤效应”。即当含污染物的气团经过森林时，大气POPs被树冠叶片表面的腊质吸附；雨水冲刷或者树叶凋落使树叶上的POPs沉降到地表，随着树叶腐化进入土壤，也可能随着雨水向土壤深层淋溶或者被地表径流冲刷到山脚下/河流中。森林土壤就像一个“储存库”，长期约束POPs类物质，降低了污染物经大气传输到极地、海洋或者高山等区域的通量。

但是，林火或者森林砍伐会使被约束的POPs从森林土壤中释放出来，使森林成为POPs的“二次源”，到达偏远地区的POPs也随之增多。从极地或者高山环境的角度看，这种再释放可能会部分抵消POPs全球减排的效果。研究还发现，自北方森林到热带雨林，随着降水量的增加，雨水向土壤深层的淋溶/流失过程对于森林土壤存储POPs的影响愈发显著。

通过筛查森林POPs研究的薄弱环节，研究团队提出，应在宏观上加强重点区域（热带雨林、北方森林、高海拔森林）和重点过程（如干湿沉降、森林食物网中的POPs传递）研究；开发新的、更精细的研究方法，在微观上考察森林各介质界面上POPs的循环机制。在结合宏观、微观研究成果的基础上，搭建易用且有效的全球森林POPs循环模型，最终实现在未来情景下预测森林对POPs循环的影响，并为全球POPs减排与控制策略及森林管理方案的制定提供理论依据和科技支撑。

该成果获得中科院A类战略性先导科技专项（XDA2004050202）、国家自然科学基金（41877490和41925032）、第二次青藏高原综合科学考察研究专项（2019QZKK0605）及中科院青年创新促进会（CAS2017098）等项目的共同资助。

文章链接：

https://www.nature.com/articles/s43017-020-00137-5

来源：中国科学院青藏高原研究所