在全球氣候變暖影響下，北極地區(qū)海面溫度上升、海冰退縮、海洋酸化、極地生態(tài)系統(tǒng)等發(fā)生巨大變化，這些變化對(duì)北極氣候系統(tǒng)乃至全球氣候系統(tǒng)產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的影響。然而，在北極環(huán)境急劇變化的背景下，北冰洋氧化還原環(huán)境的變化對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)健康起著重要作用，卻未引起足夠重視。 近期，中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所加速器質(zhì)譜中心侯小琳研究團(tuán)隊(duì)與挪威、德國(guó)研究人員共同合作，利用天然和放射性碘同位素（127I和129I）無機(jī)形態(tài)的空間變化揭示了北冰洋海洋上層海水氧化還原環(huán)境變化特征，為理解極低海洋氣候變化提供新的視角和手段。碘是一種親生物且氧化還原敏感的元素，在海水中有氧條件下以碘酸鹽（IO3-）形態(tài)為主，缺氧或無氧條件下以碘化物（I-）為主。本研究發(fā)現(xiàn)，與北冰洋盆地內(nèi)部相比，極地混合層海脊區(qū)域的碘含量和碘形態(tài)比值（I-/IO3-）存在異常。結(jié)合海水鹽度和無機(jī)鹽的證據(jù)，表明這種異常與北冰洋的淡水輸入，特別是地表徑流密切相關(guān)。其機(jī)理可能是由徑流輸入的大量溶解性有機(jī)質(zhì)作為還原劑將高價(jià)態(tài)碘酸鹽還原為低價(jià)態(tài)的碘化物（圖1）。該研究表明，全球變暖導(dǎo)致的北極地區(qū)地表徑流量不斷增加，可能導(dǎo)致北冰洋向還原性環(huán)境演化，這將進(jìn)一步惡化脆弱的北極海洋生態(tài)系統(tǒng)。
另外，長(zhǎng)久以來普遍認(rèn)為碘化物在深層海水中可以被氧化再生成碘酸鹽，但缺乏明確證據(jù)。本研究利用放射性碘-129首次證實(shí)了在北冰洋的大西洋水層碘化物以極低的形態(tài)轉(zhuǎn)化速率被氧化成碘酸鹽形態(tài)，為海洋的碘循環(huán)機(jī)制提供了直接證據(jù)。
圖1 北冰洋上層海水碘同位素形態(tài)轉(zhuǎn)化機(jī)制示意圖
成果發(fā)表在SCI期刊Earth and Planetary Science Letters上，第一作者為張路遠(yuǎn)副研究員，侯小琳研究員為通訊作者。研究受到中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）、青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)（2019401）、國(guó)際合作局國(guó)際伙伴計(jì)劃(132B61KYSB20180003)和中挪合作基金(No.7/2012)的資助。
原文詳見： Luyuan Zhang, Xiaolin Hou*, Justin P. Gwynn, Michael Karcher, Ning Chen, Yunkun Fan, Qi Liu. Speciation Variation of Iodine Isotopes Revealing Redox Environment Change in the central Arctic Ocean. Earth and Planetary Science Letters, 612 (2023) 118165.
文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X23001784?via%3Dihub
