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森林生态系统是连接大气和水生环境的重要景观单元,也是汞生物地球化学循环最活跃的生态系统之一。大气汞进行长距离传输后,沉降在偏远生态系统,造成生态系统汞富集,给邻近生态系统带来健康风险。由于多样化植被、气候、地形、水文、地质等影响,亚高山森林流域受其可能成为大气汞的重要集聚区,但这一地理单元的汞生物地球化学研究还未受到特别的关注。为了解亚高山流域大气汞沉降的规律及时空特点,本文运用森林水文的研究手段,通过对亚高山森林流域不同空间上的自然降水、林冠穿透水、树干茎流、地表水(溪流)、凋落物等进行长期观测,分析汞沉降的组分特征和时空变化,弄清亚高山流域大气汞沉降的时空规律,认识亚高山森林在汞的生物地球化学循环中所扮演的角色。主要研究结果如下:(1)亚高山森林土壤THg和MeHg平均浓度分别为110.76±11.05 ng/g、0.79±0.18 ng/g,而林下腐殖层THg和MeHg浓度分别为115.59±7.76 ng/g、0.52±0.06 ng/g;土壤和林下腐殖层的THg浓度均没有显著的空间差异(p>0.05),但低海拔针叶林下的土壤MeHg显著高于其他样地(p=0.047)。溪水THg浓度为5.00±1.14ng/L,MeHg浓度为0.07±0.01ng/L,溪水中的汞含量没有明显的季节性变化(p>0.05)。自然降水中THg和MeHg浓度分别为2.91±0.54ng/L、0.04±0.01ng/L。(2)亚高山森林大气汞输入途径中,穿透水THg和MeHg浓度分别为14.90±1.17 ng/L和0.10±0.01ng/L,两者均有明显的季节性特征(p￡0.01)。树干茎流THg浓度为23.30±2.08 ng/L且季节性变化明显(p=0.02),MeHg浓度为0.59±0.10 ng/L,没有明显的季节性变化(p=0.29)。凋落物中THg和MeHg浓度分别为58.98±4.44 ng/g和0.46±0.03 ng/g,两者均具有显著的时间变化特征(p￡0.001)。THg年沉降通量为23.80μg/m~2/yr,MeHg年沉降通量为0.19μg/m~2/yr。春季、夏季、秋季和冬季的THg沉降通量分别为11.57μg/m~2/qtr、4.91μg/m~2/qtr、7.11μg/m~2/qtr、0.32μg/m~2/qtr,MeHg沉降通量分别为0.11μg/m~2/qtr、0.03μg/m~2/qtr、0.05μg/m~2/qtr、0.002μg/m~2/qtr,THg和MeHg沉降通量有显著的季节性变化。(3)大气汞沉降的空间特征明显。针叶林中穿透水的THg浓度(18.77±2.69ng/L)(p=0.017)和THg沉降通量(19.12±1.35μg/m~2/yr)显著高于亚高山灌丛和针阔混交林(p=0.011),而MeHg浓度和沉降通量均无空间差异;在针叶林中凋落物的THg(26.16±2.15μg/m~2/yr)和MeHg(0.21±0.02μg/m~2/yr)(p￡0.005)沉降通量均高于其他林分类型。亚高山灌丛、针阔混交林、高海拔针叶林以及低海拔针叶林的THg沉降通量分别为22.88μg/m~2/yr、21.97μg/m~2/yr、39.50μg/m~2/yr和43.15μg/m~2/yr;MeHg沉降通量分别为0.24μg/m~2/yr、0.19μg/m~2/yr、0.29μg/m~2/yr以及0.33μg/m~2/yr。在研究的空间上,大气汞沉降随海拔升高而下降。主要结论:九寨沟亚高山森林土壤存在轻微的汞富集现象,可能反映了该地区大气汞沉降的特点。林下层腐殖质和苔藓植物为汞的甲基化提供了便利的微环境,可能促成腐殖质层和土壤层MeHg含量相较于其他区域的森林相对较高。亚高山森林大气汞沉降具有明显的时间变化特征,THg和MeHg浓度在暖季高于冷季,THg和MeHg沉降通量均以春季最高,依次是秋、夏、冬。亚高山森林大气汞沉降具有空间变化的特征,THg输入水平空间特征明显,而MeHg的空间特征较弱。针叶林样地中凋落物和穿透雨对THg和MeHg的输入量和贡献率总是高于针阔混交林和灌丛。汞年沉降通量也表现为针叶高于混交林和灌丛,在研究的空间尺度内,并有随海拔增加而下降的趋势,这种趋势归因于针叶对大气汞具有很强的捕获能力。