北极冰缘带镭与氡同位素特征揭示多年冻土退化对海岸溶质输送的示踪机制

本研究针对北极快速变暖背景下多年冻土退化释放溶质的输送路径不明问题，通过首次测定加拿大波弗特海沿岸巨厚冰体中的镭（Ra）和氡（Rn）同位素，发现冰体中可测的短寿命224Ra/228Ra低比值特征，揭示其近期（<5年）冰分凝过程，并证实河流是控制沿岸放射性核素分布的主因。成果为冻土退化溶质输送示踪提供新工具，发表于《Geochimica et Cosmochimica Acta》。

　　

北极地区正经历着全球最剧烈的气候变暖，多年冻土（permafrost）和巨厚冰体（massive ice）的快速退化释放出大量长期封存的溶质。这些溶质如何通过地下水、河流进入海洋，以及如何量化其输送过程，是当前极地环境研究的核心难题。传统方法难以区分冻土退化溶质的来源和输送路径，而放射性同位素因其在冻土-地下水-海洋系统中的独特行为，有望成为破解这一难题的关键示踪剂。

加拿大研究团队在《Geochimica et Cosmochimica Acta》发表的研究，首次对西北地区波弗特海沿岸巨厚冰体开展镭（²²³Ra、²²⁴Ra、²²⁸Ra、²²⁶Ra）和氡（²²²Rn）同位素系统测定。研究结合冰体、融水、地下水和海岸水体样本，采用同位素比值分析（如²²⁴Ra/²²⁸Ra）、δ¹⁸O水文化学示踪及沉积物解吸实验，样本来源于2019年图克托亚图克沿岸的冻土滑坡和海岸侵蚀区。

研究结果
Radium in massive ice
巨厚冰体中检测到异常活跃的短寿命²²⁴Ra（半衰期3.66天）和²²⁸Ra（半衰期5.75年），表明冰体形成后仍持续与沉积物发生相互作用。通过²²⁴Ra/²²⁸Ra比值（<1）锁定部分冰体分凝事件发生于最近5年内，解吸实验证实冰内封存沉积物可维持古老冰体的镭活性。

同位素传输路径解析
冰体独特的低²²⁴Ra/²²⁸比值在融水输送过程中被改造，地下水与河流的比值显著升高。沿岸海水同位素特征与邻近麦肯齐河高度一致，表明河流输入主导了海岸核素分布，而非直接来自冻土或冰体溶解释放。

讨论与意义
该研究首次建立巨厚冰体放射性同位素指纹库，揭示冻土环境特有的低²²⁴Ra/²²⁸Ra比值可作为冰分凝时间的"地质时钟"。发现冰体同位素信号在输送过程中的易变性，修正了"冻土溶质直接输入海洋"的传统假设，强调河流系统的调控作用。成果为量化北极变暖背景下冻土碳-养分-污染物输送提供了方法论突破，对预测北极生物地球化学循环演变具有重要价值。