图1 青藏高原冻土及其融化后形成的热融湖塘（《中国国家地理》李朝阳 摄影供图）
在全球气候加速变暖的背景下，冻土的融化及其对生态环境的风险引起了广泛关注。高寒地区常被视为各种污染物的集散地，其中包括挥发性的卤代有机物。这些物质可能从融化的多年冻土中释放。由于技术限制，现有文献中关于土壤卤代有机物的报道主要集中在溶剂可提取的游离态。这类物质化学性质相对活跃，生物有效性较高，就像处于“清醒”状态。但在高寒环境中，是否还存在化学稳定、被土壤锁定的结合态物质，仿佛在“冬眠”而未被察觉？目前，人们对冻土中卤代有机物的真实情况了解甚少，这限制了我们对未来气候变化可能带来的生态风险的评估。
图2 本研究在青藏高原冻土区的采样点分布
近日，中德两国学者联合开展研究工作，深入解析了青藏高原的多年冻土。他们首次列出了冻土样品中卤代有机化合物的详细清单，发现传统的溶解萃取方法测得的含量只是真实总量的“冰山一角”。研究人员还揭示了这些物质在气候变暖中的释放风险。这项研究成果以“青藏高原冻土储藏大量卤代有机物”（Substantial halogenated organic chemicals stored in permafrost soils on the Tibetan Plateau Soils）为题，于2023年10月23日在《自然 地球科学》（Nature Geoscience）上发表。
该研究采用了分步化学处理方法，在传统溶剂提取的基础上，逐级分析冻土中的不可提取残留态物质（Non-extractable residues, NER）。研究团队从23个样品中共鉴定出了270多种卤代有机化合物，平均浓度高达310,000 ng/g，其中180,000 ng/g可能是自然来源。令人惊讶的是，冻土中卤代有机物的不可提取残留态占了总量的99%以上，远超其他常温环境的土壤和沉积物。此外，冻土中85%的不可提取残留态是物理封存，相较于化学结合态，它们有更高的释放潜力。实验结果表明，冻土融化会增加可提取态卤代有机物的含量，而微生物活动的增强则加快了污染物的释放。
图3 青藏冻土和德国城市土卤代有机物在可提取和不可提取态组分之间分布的显著差异
2023年6月召开的全国生态环境保护大会“把应对气候变化、新污染物治理等作为国家基础研究和科技创新重点领域”。本研究通过追踪污染物“冬眠”和“苏醒”的化学状态，揭示了青藏高原冻土中大量的不可提取残留态卤代有机物，证明了它们在气候变暖中的释放风险，为气候变化应对、新污染物治理和冰冻圈的生物地球化学研究开辟了新的研究方向。
该文章由复旦大学、亚琛工业大学和中国科学院青藏高原研究所主要合作完成，我所高寒环境质量与安全团队王小萍研究员为论文的共同作者之一。中国科学院西北生态环境资源研究院、中国科学院广州地球化学研究所和南京大学、美国麻省大学等国内外合作团队提供了样品和技术支持。研究受到国家自然科学基金项目、中国科学院西北生态环境资源研究院开放基金、第二次青藏高原综合科学考察研究以及“一带一路”国际科学组织联盟等资助。
