北アメリカの遠隔地にある湖沼堆積物の同位体記録から、大気中の水銀負荷と水銀源の傾向を解明した

Resolving Atmospheric Mercury Loading and Source Trends from Isotopic Records of Remote North American Lake Sediments.

• Ryan F Lepak
• Sarah E Janssen
• Daniel R Engstrom
• David P Krabbenhoft
• Michael T Tate
• Runsheng Yin
• William F Fitzgerald
• Sonia A Nagorski
• James P Hurley

抄録

地球規模の水銀（Hg）サイクルに対する人為的な変化を示す最も強力な証拠は、湖沼堆積物に保存されている水銀沈着の歴史的記録から得られたものである。Hg同位体は、これらの堆積物アーカイブに新たな次元を加え、Hg源の配分と生物地球化学的処理に関する新たな洞察を約束している。現在のところ、歴史的変化のほとんどの解釈は、局所的に汚染された少数の生態系に限定されている。ここでは、北米の遠隔地にある様々な湖から収集した一連の年代の堆積物コアから、自然のHg同位体記録の変化を記述する。ほぼすべてのケースで、工業用Hgの増加はδHgとδHgの値の増加を伴っていた。これらの傾向は、大気中への大規模な産業用Hgの放出に起因するものであり、現代の降水量で測定された正のΔHg値と、地球規模の排出インベントリからモデル化されたΔHg値の増加とは一致している。コア間の時間的傾向は似ているにもかかわらず、ベースライン同位体比は異なる調査地域間でかなり異なっており、原位置で生成された分画の違いや大気中に放出されたHgの量の違いに起因している可能性が高い。降水量と流域の大きさにおける調査湖の違いは、Hg同位体組成と地球規模のHg循環を評価するための経験的枠組みを提供している。

The strongest evidence for anthropogenic alterations to the global mercury (Hg) cycle comes from historical records of mercury deposition preserved in lake sediments. Hg isotopes have added a new dimension to these sedimentary archives, promising additional insights into Hg source apportionment and biogeochemical processing. Presently, most interpretations of historical changes are constrained to a small number of locally contaminated ecosystems. Here, we describe changes in natural Hg isotope records from a suite of dated sediment cores collected from various remote lakes of North America. In nearly all cases, the rise in industrial-use Hg is accompanied by an increase in δHg and ΔHg values. These trends can be attributed to large-scale industrial emission of Hg into the atmosphere and are consistent with positive ΔHg values measured in modern-day precipitation and modeled increases in δHg values from global emission inventories. Despite similar temporal trends among cores, the baseline isotopic values vary considerably among the different study regions, likely attributable to differences in the fractionation produced in situ as well as differing amounts of atmospherically delivered Hg. Differences among the study lakes in precipitation and watershed size provide an empirical framework for evaluating Hg isotopic signatures and global Hg cycling.