研究人員發現，自西元前1500 年以來，人類活動導致大氣中的汞增加了七倍。他們利用二氧化硫作為火山排放物的替代物，確定燃煤和工業活動等人類活動是造成目前大氣中汞含量居高不下的主要原因。

研究透過估算火山爆發的排放量，確定了大氣中汞的自然基線。哈佛大學約翰-A-保爾森工程與應用科學學院（SEAS）的最新研究顯示，自公元前1500 年左右，即現代開始以來，人類已使大氣中可能有毒的汞濃度增加了七倍。

估算汞排放量的新方法

由Fred Kavli 環境化學教授兼地球與行星科學教授Elsie M. Sunderland 領導的研究小組開發了一種新方法，用於準確估算火山（汞的最大單一自然排放源）每年排放的汞的數量。研究團隊利用這項估計值和電腦模型重建了人類活動前的大氣汞含量。

研究人員估計，在人類開始向大氣中排放汞之前，大氣中平均含有約580 兆克汞。然而，在2015 年，對所有可用的大氣測量數據進行調查的獨立研究估計，大氣中的汞儲量約為4000 兆克，比本研究估計的自然狀況高出近7 倍。

人類從燃煤發電廠、垃圾焚化、工業和採礦業排放的汞構成了這個差額。

了解汞循環

論文的資深作者桑德蘭說：「甲基汞是一種強效神經毒劑，會在魚類和其他生物體內進行生物累積，包括我們在內。了解由火山排放驅動的自然汞循環，為旨在減少汞排放的政策設定了一個基準目標，並使我們能夠了解人類活動對環境的全面影響。”

這項研究發表在《地球物理研究快報》。

汞檢測面臨的挑戰

測量大氣中的汞所面臨的挑戰是，儘管汞對人類健康的影響非常大，但汞的含量並不多。在一立方公尺的空氣中，可能只有一毫微克的汞，因此幾乎不可能透過衛星進行探測。

因此，研究人員需要使用另一種與汞同時排放的化學物質作為替代物。在這種情況下，研究小組使用了二氧化硫，一種火山排放物的主要成分。

使用二氧化硫作為替代物

本傑明-蓋曼（Benjamin Geyman）是SEAS 環境科學與工程專業的博士生，也是該論文的第一作者。”利用二氧化硫作為汞的替代物，我們可以了解火山汞排放的地點和時間。”

研究人員利用火山氣體羽流中測量到的汞與二氧化硫的比率彙編，反向推導出有多少汞可歸因於火山爆發。然後，他們利用GEOS-Chem 大氣模型，模擬了火山爆發產生的汞如何在全球範圍內移動。

火山排放的影響

研究團隊發現，雖然汞會混合到大氣中，並能從注入地點遠距離遷移，但在地球上的大多數地區，火山排放只直接造成了地面濃度的百分之幾。然而，在一些地區，如南美洲、地中海和太平洋火環，火山排放的汞水平使得追蹤人類排放變得更加困難。

蓋曼說：「在波士頓，我們可以在當地進行監測，不必考慮是火山大年還是火山小年。但在夏威夷這樣的地方，天然汞的來源很大，而且隨著時間的推移變化很大。這張地圖幫助我們了解哪些地方的火山很重要，哪些地方不重要，這對於了解人類對魚類、空氣和海洋中長期汞趨勢的影響非常有用。重要的是，在我們認為火山影響可能不可忽略的地方，能夠對火山影響的自然變化進行校正。”

這項研究由Colin Thackray 和Vasco McCoy 家族大氣化學與環境工程教授Daniel J. Jacob 合著。這項研究由美國國家科學基金會資助。