中国海洋大学在土壤中有毒有害污染物环境行为领域取得新进展
2026/01/14
12月18日,中国海洋大学以第一署名单位,环境科学与工程学院“青年英才工程”第三层次副教授刘晓晖为第一作者在国际顶级学术期刊Science(《科学》)的Letter专栏发表了题为“Wildfires mobilize soil pollutants”(野火释放了土壤中污染物)的文章。
文章聚焦土壤中有毒有害污染物的再释放问题,指出气候加剧的野火已从生态干扰演变为强大的全球污染传播媒介。长期以来,野火因其对生态系统的直接破坏和温室气体排放而备受关注,如今它们更扮演着不受管制的运输者角色,将土壤系统中的持久性污染物和新兴污染物迁移并释放到大气中。为减缓这一对地球和人类健康日益增长的威胁,采取积极主动、基于科学的政策至关重要。
在极端高温下,热量不仅通过热脱附作用释放溴系阻燃剂和全氟/多氟烷基物质等有机污染物,还会引发不完全燃烧,将其热降解为迁移性更强的产物。与此同时,高温会改变重金属的化学形态及其与土壤颗粒的结合机制,将那些原本束缚在黏土矿物晶格中的重金属释放出来,并转化为具有生物有效性的细颗粒物。这些颗粒物随烟雾羽流扩散,可进行长距离输送。如野火产生的高温会使土壤结合的汞和多环芳烃挥发或气溶胶化,随后它们随烟雾羽流被输送至数百公里外并沉降,从而显著增加了下游地区的污染物负荷。
消防用水迅速冷却燃烧后的土壤,引发热冲击。这种冲击会破坏土壤结构,增加反应表面积,从而促进铬等元素氧化为毒性更强的形态。在洛杉矶野火后,从受影响区域采集的空气样本中检测到了浓度极高的致癌物六价铬。此外,在水接触过热土壤的瞬间,会产生大量的土壤灰烬和气溶胶颗粒。这些富含灰烬的气溶胶形成了高效的长距离输送载体,能够携带重金属和有毒蒸气,威胁呼吸系统健康。
野火将大量长期封存于土壤中的污染物释放到大气中,这些污染物经过大气沉降后,重新进入陆地和水生系统,破坏生态系统功能。沉降的污染物会降低土壤质量,损害植物根系功能,导致生长抑制和死亡。火灾源汞的大气沉降会显著增加流域的汞负荷,导致鱼类体内汞浓度迅速上升。这些污染物进入水生系统,扰乱营养级联和能量流动。随着火灾频率的增加,污染物沿食物网向上迁移,加剧生物放大效应,对生态系统构成系统性威胁。
《关于汞的水俣公约》和《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》等国际协定忽视了野火期间污染物的二次释放问题。解决这一空白,需要加强全球大气监测网络,将特定的野火烟雾示踪剂纳入监测范围。灾后环境评估不仅应评估过火面积和细颗粒物等传统指标,还应评估土壤、灰烬和水中毒素的释放通量和化学形态。气候-化学模型应整合土壤污染清单、火灾行为和气象数据,以动态预测污染物的再释放和输送路径。
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