美国阿拉斯加州北极国家公园的库图克河。
本报讯 一项近日发表于美国《国家科学院院刊》的研究表明，冰比液态水更能有效溶解铁矿物。这一发现可能有助于解释为何在气候变暖的情况下，随着永久冻土的融化，许多北极河流变成了铁锈色。
研究指出，相比于4℃的水，-10℃的冰能够从矿物中溶解出更多的铁。这挑战了长期以来“冰冻环境会减缓化学反应”的观点。论文通讯作者、瑞典于默奥大学的Jean-Francois Boily说：“结冰时，冰晶之间会产生微小的液态水囊。它们就像化学反应器，其中的化合物会浓缩且酸性极强。这意味着即使在-30℃的低温下，它们也能与铁矿物发生反应。”
为理解这一过程，研究人员利用先进的显微镜和实验技术研究了针铁矿和一种天然存在的有机酸。他们发现，冻融循环使铁的溶解效率更高。随着冰的冻结和融化，先前被困在冰中的有机化合物被释放出来，进一步推动了化学反应。此外，盐度也起着关键作用：淡水和微咸水会促进溶解，而海水会抑制溶解。
这些发现主要适用于酸性环境，如矿井排水区、大气中的冻结尘埃、波罗的海沿岸的酸性硫酸盐土壤或任何铁矿物与有机物相互作用的酸性冷冻环境。Boily实验室下一步计划查明这是否适用于所有含铁的冰。
“随着气候变暖，冻融循环变得更加频繁。”论文第一作者、于默奥大学的Angelo Pio Sebaaly说，“每个循环都会将铁从土壤和永久冻土中溶解到水里。这可能影响广大地区的水质和水生生态系统。”
研究结果表明，冰不是一种被动的储存介质，而是一个活跃的参与者。随着极地和山区的冻结与融化事件增加，冰对生态系统和元素自然循环可能产生重要影响。（王体瑶）
相关论文信息：
https://doi.org/10.1073/pnas.2507588122
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