在银装素裹的北极荒原上，原本清澈的河流正悄然换上诡异的橙色 “外衣”—— 从西伯利亚的科雷马河到加拿大的麦肯齐河，这些色彩反常的水体近年来频繁出现，仿佛大地流淌的 “橙汁”，让科学家们困惑不已。如今，发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）的一项新研究终于揭开了这一自然谜题：看似冰冷沉寂的冰，实则是加速铁矿物溶解的 “隐形反应器”，而全球变暖引发的频繁冻融循环，正是这场 “色彩变革” 的幕后推手。
长期以来，科学界普遍认为低温环境会抑制化学反应，但于默奥大学的化学团队用实验颠覆了这一认知。研究合著者、化学家让 – 弗朗索瓦・布瓦利及其团队发现，在零下 10 摄氏度的冰环境中，常见铁矿物释放的铁量竟然高于 4 摄氏度的液态水。“这听起来违背直觉，但冰绝非被动的冰冻块。” 布瓦利在研究声明中解释道，冻结过程中会在冰晶间隙形成微小的液态水囊，这些水囊如同天然的 “化学反应器”，内部化合物被高度浓缩并呈现强酸性，即便在零下 30 摄氏度的极寒中，仍能高效与铁矿物发生反应。
为验证这一机制，研究人员以北极土壤中常见的针铁矿（一种氧化铁矿物）和天然有机酸为实验对象，模拟了北极地区的冻融循环过程。结果显示，反复的冻结与消融能让铁的溶解效率大幅提升：冰冻时，有机酸等化合物在水囊中浓缩并侵蚀矿物；消融时，被释放的有机化合物会引发二次反应，进一步促进铁的溶解。团队同时发现，这一过程在淡水和微咸水环境中尤为活跃，而含盐的海水则会抑制铁的溶解，这也解释了为何橙色现象主要出现在北极内陆河流，而非近海区域。
这一发现恰好与北极河流的 “变色时间表” 高度吻合。随着全球变暖加剧，北极地区的冻融循环正变得愈发频繁 —— 过去几十年间，北极永久冻土层的消融速度提升了 3 倍，每年春季的融冰期也较 20 世纪延长了近 20 天。“每次冻融循环都是一次‘铁元素释放脉冲’。” 研究第一作者、化学研究生安杰洛・皮奥・塞巴利指出，土壤和永久冻土层中封存的铁矿物，在反复冻融中不断转化为可溶性铁，随径流汇入河流后，便让水体呈现出特征性的橙色。
这种橙色河流的蔓延，正在重塑北极的生态系统。可溶性铁是浮游生物的关键营养元素，河流带入海洋的大量铁离子会刺激浮游生物爆发式增长，进而改变海洋食物链结构。但过量的铁也可能引发水体富营养化，导致藻类过度繁殖，消耗水中氧气，形成 “死亡区域”。此外，研究人员提醒，这一化学机制不仅适用于北极河流，在矿山排水区、波罗的海沿岸的酸性硫酸盐土壤等酸性冰冻环境中，类似的铁溶解过程同样可能发生，具有广泛的生态影响。
目前，布瓦利团队已启动后续研究，计划验证这一结论是否适用于所有含铁冰体，并量化气候变暖与铁释放量之间的关联。“这项研究让我们重新认识了冰的角色 —— 它是地球化学循环的活跃参与者，而非被动的储存介质。” 布瓦利强调，北极河流的橙色警示，实则是冰与气候互动的直观信号，随着全球变暖持续，这类 “反常现象” 可能会愈发普遍。
新闻总结：
北极河流近年频繁出现的诡异橙色，经最新研究证实与冰的特殊化学作用相关。于默奥大学团队发现，冰中形成的液态水囊可浓缩化合物并产生酸性环境，其溶解铁矿物的效率优于液态水，而反复冻融循环会进一步加速铁释放。全球变暖导致北极冻融循环愈发频繁，使土壤和永久冻土层中的铁持续汇入河流，形成橙色水体。该机制在淡水环境中尤为显著，且可能影响北极水生生态系统。研究颠覆了 “低温抑制化学反应” 的传统认知，凸显了冰在地球化学循环中的活跃角色，也为解读气候变化引发的生态异常提供了新视角。
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