1. 主要作者及研究机构

本研究由Martin Novak等来自捷克地质调查局（Czech Geological Survey）、萨斯喀彻温大学（University of Saskatchewan）和查尔斯大学（Charles University）等多个机构的科研人员共同完成。研究于2024年发表在《Environmental Sciences Europe》期刊上。

2. 学术背景

本研究的主要科学领域为环境地球化学和生物地球化学，特别是针对镁（Mg）、钙（Ca）和锶（Sr）同位素在生态系统中的循环过程。研究的背景是20世纪后期至21世纪初，欧洲、北美和东南亚地区由于酸雨和森林衰退，导致森林生态系统中镁和钙等营养元素的生物可利用性显著下降。研究旨在探讨人为活动（如燃煤电厂排放的粉尘）对流域径流中镁和钙的贡献，并识别影响这些元素同位素组成的分馏过程。

3. 研究流程

研究流程包括以下几个步骤： 1. 研究地点选择：研究地点位于捷克北部的Jezera（Jez）流域，该流域受到酸雨和燃煤电厂排放粉尘的长期影响。 2. 样品采集：研究团队从1994年至2022年对流域的降雨、树冠穿透水（throughfall）和径流进行了长期监测，采集了液体和固体样品，包括土壤水、植被（如云杉和山毛榉的木质部、叶片和细根）以及基岩样品。 3. 同位素分析：使用多接收电感耦合等离子体质谱仪（MC-ICP-MS）和热电离质谱仪（TIMS）对镁、钙和锶的同位素组成进行了分析。 4. 数据处理：通过质量平衡计算和同位素分馏模型，分析了镁、钙和锶的来源及其在生态系统中的循环过程。

4. 主要结果

1. 质量平衡：研究发现，径流中的镁、钙和锶通量显著高于大气沉降通量，表明径流中的这些元素主要来自地质来源。
2. 同位素组成：镁的同位素组成在基岩和径流中无显著差异，表明径流中的镁主要来自地质来源。然而，钙和锶的同位素组成在基岩和径流中存在显著差异，表明大气沉降对这些元素的贡献不可忽视。
3. 植被影响：研究发现，植被对镁和钙的同位素分馏有显著影响，植物倾向于吸收较重的镁和较轻的钙。

5. 结论与意义

研究的主要结论是，尽管质量平衡数据表明径流中的镁和钙主要来自地质来源，但同位素数据揭示了大气沉降对这些元素的贡献。这一发现对于理解生态系统中的营养元素循环具有重要意义，特别是在酸雨和大气污染背景下。研究还表明，植被对镁和钙的同位素分馏有显著影响，这为未来的生态系统研究提供了新的视角。

6. 研究亮点

1. 长期监测：研究基于长达28年的监测数据，提供了对镁、钙和锶在流域中循环的长期视角。
2. 同位素分馏：研究首次系统地分析了镁、钙和锶同位素在生态系统中的分馏过程，揭示了植被和大气沉降对这些元素循环的影响。
3. 多元素分析：研究结合了镁、钙和锶的同位素数据，提供了对这些元素来源和循环过程的全面理解。

7. 其他有价值的内容

研究还探讨了历史石灰施用对流域中镁、钙和锶同位素组成的影响，并提出了未来研究的方向，包括对更多流域的类似研究以及对石灰施用影响的进一步分析。

总之，本研究通过长期监测和同位素分析，揭示了镁、钙和锶在酸雨影响下的流域中的循环过程，为理解生态系统中的营养元素循环提供了重要的科学依据。