NREE：森林在全球POPs循環中的作用
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2021-03-01 14:53
在人類活動和氣候變化雙重驅動下，全球森林正發生著顯著的變化。熱帶雨林快速消失、中緯度地區植樹造林和愈發頻繁的大面積林火正改變著全球森林的分布。這些變化不僅改變了野生動物和人類的生存環境，也深刻影響著全球物質和能量流的運行方向與程度。
作為全球物質流的組成部分和對人體/生態系統有毒害作用的重要污染物，持久性有機污染物（POPs）的全球散播也離不開森林調控。在POPs全球循環的理論體系中，森林作為“匯”區延緩了POPs二次揮發和環境遷移。盡管如此，前期研究尚未系統解答一些重要的科學問題，例如：從全球視角看，森林中POPs的分布狀況如何？森林變化對POPs全球遷移可能產生怎樣的影響？鑒于此，中科院青藏高原所高寒環境質量與安全團隊龔平副研究員等近日在Nature Reviews Earth & Environment上發表了題為《Persistent organic pollutant cycling in forests》的綜述文章，通過回顧過去30年森林POPs的研究成果解答上述科學問題。
作者系統梳理了POPs在森林中的遷移循環機制（圖1），重點強調了樹葉吸收、凋落及雨水沖刷樹葉對POPs自大氣向林下土壤遷移的加速作用，即所謂的“泵效應”。同時，文章對POPs在林下土壤中的存儲、淋溶/流失、微生物降解等過程進行了初步歸納，總結并勾勒出構架體系。
圖1 POPs全球遷移模式（左圖）及森林中POPs的循環過程（右圖）
作者同時收集了已發表的重要文獻，以數據統計的方式探尋POPs在森林中的分布規律（圖2）。統計結果顯示，有機碳是控制森林土壤POPs積累的關鍵因素，而中高緯度林下土壤中相對高濃度則凸顯了森林削弱POPs向北極傳輸的攔截作用。在此基礎上，估算了全球森林植被和土壤中POPs儲量、林下POPs的沉降通量以及森林變化（森林面積增減及林火釋放）引起的POPs儲量變化?？傮w而言，森林變化導致的POPs年釋放量約為年沉降通量的10%，但個別化合物（如多氯聯苯和多環芳烴）的年釋放量已經接近甚至超過了年沉降通量。這表明森林的變化正顯著改變著POPs的“源-匯”關系和全球遷移過程，進而起到部分抵消《斯德哥爾摩公約》實施效果的作用。
圖2：緬甸琥珀中的傳粉花蚤和花粉圖2 土壤有機碳（TOC）和緯度對森林土壤POPs分布的影響
最后，通過掃描森林POPs研究的薄弱環節，研究人員提出應在宏觀上加強重點區域（熱帶雨林、北方森林）和重點過程（如干濕沉降、森林食物網中的POPs傳遞）的研究，同時開發新的、更為精細的研究方法以在微觀上考察森林各介質界面上POPs的循環機制。在結合宏觀、微觀研究成果的基礎上，搭建易用且有效的全球森林POPs循環模型，最終實現在未來情景下預測森林對POPs循環的影響，并為全球POPs減排與控制策略及森林管理方案的制定提供理論依據和科技支撐。該成果獲得中科院A類戰略性先導科技專項（XDA2004050202）、第二次青藏高原綜合科學考察研究專項（2019QZKK0605）等項目的共同資助。