综述：南极无冰区土壤中的微量元素：自然地球化学值、人为影响及永久冻土融化后的潜在再迁移

这篇综述系统梳理了南极无冰区土壤中微量元素（As、Cd、Cr等）的分布特征，揭示了自然地球化学背景与人类活动（如科考站、旅游）的叠加影响，特别关注了气候变暖下永久冻土（permafrost）融化可能引发的污染物再迁移风险，为南极环境保护提供了新的监测视角。

　　

南极无冰区土壤中的微量元素：自然本底与人为扰动

3. 永久冻土与南极无冰区

南极无冰区仅占大陆面积的0.44%，却承载了81%的人类设施。这些区域广泛分布着永久冻土（permafrost），其活动层（active layer）厚度从东极的30cm至西南极的300cm不等。值得注意的是，西南极半岛地区冻土处于气候边界线附近，温度升高可能导致其快速退化，引发热喀斯特（thermokarst）地貌变化。

4. 土壤微量元素的来源与归趋

自然来源：基岩风化（如拉尔瑟曼丘陵的变基岩释放Pb）、火山活动（欺骗岛喷发携带Hg）、大气远程传输（南半球工业排放的Pb气溶胶）以及海洋生物输入（企鹅排泄物富集Cd、Cu）。

人为影响：

• 直接污染：科考站周边土壤中Pb、Zn浓度可达背景值的50倍（如希望湾废弃英国站土壤Pb高达19,381 mg kg^-1）；
• 间接途径：燃油泄漏（凯西站附近Hg达242 mg kg^-1）和废弃设施（威尔克斯站遗留垃圾持续释放污染物）；
• 生物载体：阿德利企鹅通过食物链将海洋污染物转运至陆地，其栖息地土壤Cu含量较无人区高2倍。

5. 冻土融化的潜在生态风险

西南极半岛和麦克默多干谷（MDV）是高风险区：

• 污染物释放：冻土作为低渗透层长期截留污染物，其融化可能激活封存的Hg、Pb（如玛丽伯德废弃俄罗斯站土壤As含量超背景10倍）；
• 水文改变：MDV冰川融水侵蚀冰结冻土，加速Fe氧化物结合态金属的溶解释放；
• 生物效应：土壤微生物群落对Cu敏感（西格尼岛细菌多样性降低与Cu含量相关），而轮虫（rotifers）在Pb>5.8 mg kg^-1时活性受抑。

6. 保护挑战与未来方向

当前监测存在三大缺口：

1. 方法标准化：不同消化方法（HNO₃+HF全消解 vs 弱酸提取）导致数据可比性差；
2. 垂直迁移研究：仅詹姆斯罗斯岛数据显示冻土层Cr、Ni浓度比活动层高3倍；
3. 动态预测模型：需整合ALT（活动层厚度）变化与元素生物有效性数据。

未来应优先监测：

• 西南极科考站密集区（如乔治王岛）的冻土-活动层界面；
• MDV热喀斯特发育区的水化学变化；
• 欺骗岛等火山区的Hg再活化过程。

（注：全文数据均引自原文表格，未添加非文献支持结论）