近日，中国科学院生态环境研究中心环境化学与环境毒理全国重点实验室陈博磊、阴永光等与江汉大学、佛罗里达国际大学等机构研究人员合作，在海水微液滴界面化学及大气汞氧化机制研究方面取得进展。相关成果以 “Radical Cascades on Seawater Microdroplets Drive Atmospheric Mercury Oxidation”为题，发表于《Journal of the American Chemical Society》（JACS）。
汞是全球性有毒污染物，其大气迁移与生态风险高度依赖于气态单质汞（Hg(0)）向二价汞（Hg(II)）的氧化转化。传统观点认为该过程主要依赖光化学和气相氧化剂，但海洋边界层、极地等海盐气溶胶丰富区域的观测显示，Hg(0)存在快速非光化学消耗，现有模型难以解释。揭示海洋大气中未被认知的氧化路径，是完善全球汞循环模型、准确评估生态环境风险的关键科学问题。
海水微液滴界面自由基级联反应驱动 Hg(0) 氧化示意图
该研究发现，大气中的Hg(0)在海水微液滴中可被显著氧化，而体相海水几乎不具备此能力；且该氧化过程在暗条件下即可发生，不依赖光化学途径，且主要发生于微液滴飞行阶段的气-水界面。机制研究表明，微液滴界面自发产生的羟基自由基（·OH）是氧化反应的初始驱动力；·OH进一步与海水中丰富的Br⁻和HCO₃⁻反应，生成溴自由基（·Br）和碳酸根自由基（·CO₃⁻），三者之间相互转化形成自维持的级联网络，共同实现对Hg(0)的高效氧化。多种检测手段确证了这些自由基的生成，其中·OH作为初级自由基触发次级自由基放大，使微液滴中自由基浓度较体相海水提升2～5个数量级，从而显著增强氧化效率。基于保守估算，该非光化学氧化路径每年可贡献全球约70～140吨的Hg(II)生成通量，表明海水微液滴是大气汞氧化中被长期低估的重要反应微环境，并为解释海洋边界层中Hg(0)的快速消耗提供了新机制，同时也为云、雾、雨滴等大气水相中痕量污染物的非光化学转化研究开辟了新视角。
中国科学院生态环境研究中心博士生宋青员为论文第一作者。中国科学院生态环境研究中心陈博磊研究员和阴永光研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和湖北省自然科学基金等项目支持。
原文链接：
https://doi.org/10.1021/jacs.6c05171
环境化学与环境毒理全国重点实验室
2026年7月24日