中国城市森林叶片与表层土壤汞的地理分布格局及其驱动机制

本研究揭示了城市化进程中汞(Hg)在叶片和表层土壤(0-10 cm)中的空间分布特征，发现城市中心区存在显著的Hg富集现象，并阐明了道路密度、年降水量和植物生活型对叶片Hg浓度的影响机制，为城市Hg污染防控提供了重要科学依据。

　　

城市森林中的汞污染热点与地理分布格局

随着全球快速城市化进程，汞(Hg)等重金属元素的生物地球化学循环发生了显著改变。中国作为过去几十年城市化速度最快的国家之一，其城市森林中Hg的分布格局及其驱动机制亟待阐明。本研究通过系统调查中国城市森林公园中叶片和表层土壤(0-10 cm)的Hg浓度，揭示了从城市中心到郊区的梯度变化规律以及南北纬度分布特征。

城市-郊区梯度中的汞富集现象

在北京四个城市-郊区样带上，研究发现叶片和表层土壤Hg浓度均呈现显著的向城市中心递增趋势。叶片Hg浓度范围为6-38 ng g^-1，随距离城市中心距离增加呈线性下降(R²=0.19)；而土壤Hg浓度(25-192 ng g^-1)的变化更为显著，在距城市中心20 km范围内呈现幂函数式下降(R²=0.45)。这种差异可能源于土壤通过干湿沉降和凋落物输入等多途径累积Hg，而叶片主要通过气态Hg(0)吸收。

驱动因素分析表明，道路密度是解释这种梯度变化的最重要因素。道路密度增加显著提高了叶片和土壤Hg浓度，分别解释了14.1%和45%的变异。这一发现暗示交通排放可能是城市Hg的重要来源，而这一来源在当前全球Hg收支评估中常被忽视。此外，年降水量和植物生活型也显著影响叶片Hg浓度：年降水量增加会降低叶片Hg浓度(解释8.1%变异)，而落叶树种比常绿树种具有更高的Hg累积能力(解释7.5%变异)。

纬度分布格局及其成因

在东部中国南北样带上，研究发现叶片(5-152 ng g^-1)和土壤Hg浓度(38-262 ng g^-1)均呈现向低纬度增加的趋势。与城市-郊区梯度类似，道路密度、年降水量和植物生活型共同解释了叶片Hg的纬度变异。值得注意的是，年降水量对叶片Hg的影响在两种空间尺度上呈现相反效应：在城市-郊区尺度呈负相关，而在纬度尺度呈正相关。这种差异可能反映了降水对空气Hg的清除效应与促进叶片吸收效应之间的权衡。

与自然生态系统不同，城市森林土壤Hg的纬度格局主要受成土母质背景值控制(解释37.9%变异)，而非土壤有机碳(SOC)含量。这一发现表明城市化可能改变了自然状态下Hg与SOC的耦合关系。同时，研究还发现中国城市森林表层土壤Hg中位值(62 ng g^-1)是国家背景值(26 ng g^-1)的两倍多，凸显了城市环境对Hg循环的加速作用。

研究意义与展望

本研究首次系统揭示了中国城市森林中Hg的多尺度分布格局，证实了城市作为Hg污染热点的假说。研究特别强调了交通排放对城市Hg循环的重要贡献，这对实施《关于汞的水俣公约》具有重要指导意义。未来研究需要进一步量化交通源Hg排放通量，并关注城市森林管理措施对Hg循环的影响。这些发现为理解城市化对重金属循环的影响提供了新视角，也为城市环境Hg污染防控提供了科学依据。