汞是毒性最強(qiáng)的重金屬污染物之一，倍受國(guó)際社會(huì)廣泛關(guān)注。聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）于2013年通過(guò)了旨在全球范圍內(nèi)控制汞排放的公約文本—《水俁公約》。長(zhǎng)期以來(lái)環(huán)境學(xué)家們對(duì)氣圈、水圈、生物圈和土壤圈等地球表生儲(chǔ)庫(kù)中汞的來(lái)源、形態(tài)轉(zhuǎn)化和健康效應(yīng)開展了深入研究，然而相對(duì)表生系統(tǒng)汞的地球化學(xué)循環(huán)而言，國(guó)際上對(duì)深部汞循環(huán)的研究程度和取得的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。汞是少數(shù)具有顯著質(zhì)量分餾（簡(jiǎn)稱Hg-MDF, 常用δ202Hg表示）和非質(zhì)量分餾（簡(jiǎn)稱Hg-MIF, 常用Δ199Hg表示）的金屬元素。Hg-MDF與一系列的物理、化學(xué)和生物過(guò)程有關(guān)，而Hg-MIF主要與二價(jià)汞（HgII）的光致還原過(guò)程有關(guān)。地球表層發(fā)生的HgII光致還原過(guò)程導(dǎo)致海洋儲(chǔ)庫(kù)（如海水、大洋沉積物）存在普遍的正Δ199Hg，陸地儲(chǔ)庫(kù)（如植物、土壤）存在負(fù)Δ199Hg。相比而言，原始地幔的Δ199Hg常接近于0。地球不同儲(chǔ)庫(kù)之間的Hg-MIF信號(hào)差異使利用汞同位素揭示汞的深部循環(huán)成為可能。 近年來(lái)，中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所礦床地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室尹潤(rùn)生（第三批會(huì)員）研究團(tuán)隊(duì)，在已建立的高精度汞同位素分析方法基礎(chǔ)上（Yin et al., 2016），圍繞深部?jī)?chǔ)庫(kù)如低溫?zé)嵋航鸬V床、煌斑巖的汞同位素地球化學(xué)開展了研究，并報(bào)道了與洋儲(chǔ)庫(kù)相似的正Δ199Hg數(shù)據(jù)，揭示海洋儲(chǔ)庫(kù)（如海水、大洋沉積物）中的汞可隨著洋殼俯沖作用進(jìn)入深部?jī)?chǔ)庫(kù)（如地殼和地幔），并伴隨巖漿/火山作用重新返回地表（Deng et al., 2021；Wang et al., 2021）。 準(zhǔn)確厘定地球深部?jī)?chǔ)庫(kù)的汞同位素組成，尤其是精細(xì)刻畫地幔端元的汞同位素組成，是利用汞同位素示蹤深部汞循環(huán)的前提。針對(duì)這一問(wèn)題，尹潤(rùn)生研究團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)外研究者合作，對(duì)全球不同玄武巖樣品（MORB、IAB、OIB、CFB，圖1）開展了研究，發(fā)現(xiàn)：（1）不同類型玄武巖的汞同位素組成變化較大（δ202Hg：-2.13 to 0.13‰；Δ199Hg：-0.08 to 0.34‰，圖2），暗示地幔汞存在顯著的同位素不均一性；（2）MORB和IAB樣品存在較為顯著的正Hg-MIF信號(hào)（Δ199Hg>0‰），揭示海洋儲(chǔ)庫(kù)的汞可經(jīng)洋殼俯沖作用再循環(huán)至上地幔（圖3）；（3）少量OIB和CFB樣品也存在微弱的Hg-MIF信號(hào)，揭示俯沖的汞可進(jìn)入下地幔，但是大多數(shù)OIB和CFB樣品Δ199Hg接近0‰，揭示下地幔再循環(huán)的汞較少（圖3）。上述發(fā)現(xiàn)為汞的深部地球化學(xué)循環(huán)提供了新認(rèn)識(shí)，也揭示了汞同位素可作為示蹤深部物質(zhì)循環(huán)的潛在手段。 
圖1 研究區(qū)域及樣品位置 
圖2 樣品汞同位素組成 
圖3 深部汞循環(huán)模型 上述成果以“Mantle Hg isotopic heterogeneity and evidence of oceanic Hg recycling into the mantle”為題于2022年2月17日發(fā)表在《Nature Communications》上。 相關(guān)文獻(xiàn)： Deng, C., Sun, G., Rong, Y., Sun, R., Sun, D., Lehmann, B., Yin, R.* (2021). Recycling of mercury from the atmosphere-ocean system into volcanic-arc–associated epithermal gold systems. Geology, 49(3), 309-313. Wang, X., Deng, C., Yang, Z., Zhu, J. J.*, Yin, R.* (2021). Oceanic mercury recycled into the mantle: Evidence from positive Δ199Hg in lamprophyres. Chemical Geology, 584, 120505. Yin, R.*, Chen, D., Pan, X., Deng, C., Chen L.*, Song, X., Yu, S., Zhu, C., Wei, X., Feng, X., Blum J.D., Lehmann, B. (2022), Mantle Hg isotopic heterogeneity and evidence of oceanic Hg recycling into the mantle. Nature Communications. 13:948. Yin, R.*, Krabbenhoft, D. P., Bergquist, B. A., Zheng, W., Lepak, R. F., Hurley, J. P. (2016). Effects of mercury and thallium concentrations on high precision determination of mercury isotopic composition by Neptune Plus multiple collector inductively coupled plasma mass spectrometry. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 31(10), 2060-2068.
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