全球CO2升高背景下富铁酸性土壤铀释放的有机纳米胶体主导机制及其环境风险

本文揭示了在IPCC预测的CO2升高（eCO2）情景下，富铁酸性土壤中铀（U）的释放行为。研究发现土壤酸化（而非溶解性无机碳DIC变化）主导了铀释放过程，且90%以上铀以有机纳米胶体形式释放，颠覆了传统认知的铁氧化物胶体主导模式。这一发现对评估全球气候变化下的放射性污染风险具有重要意义。

　　

Highlight

全球CO₂持续升高可能导致富铁酸性土壤中的铀主要以有机纳米胶体形式释放，而非预期的铁氧化物胶体相。这将显著放大铀的生态和环境风险，因为有机胶体能在水体中持久悬浮并长距离迁移。这一新发现也强调在评估铀污染风险时必须考虑有机纳米胶体的作用。

Conclusions

本研究探讨了IPCC预测的CO₂浓度升高对两种典型富铁酸性土壤微观结构及铀在胶体与溶解相中分配的影响。结果表明，eCO₂暴露显著降低土壤pH值，驱动土壤团聚体解体。在eCO₂作用下，SOM-矿物复合物（Soil Organic Matter-mineral complexes）的破坏使细颗粒物（<53 μm）比例增加4%-5%，并同时释放胶体相和溶解相的铀。令人惊讶的是，铀主要（>90%）以有机纳米胶体形式释放，这与传统认知的铁氧化物胶体主导模式形成鲜明对比。这种有机纳米胶体主导的释放机制可归因于有机-矿物复合体解体时铀负载有机纳米胶体的直接释放。这些发现为预测气候变化背景下铀的环境行为提供了新视角。

Environmental significance

这项研究具有重大环境意义：首先，揭示了有机纳米胶体在铀迁移中的主导作用，这比传统认知的铁氧化物胶体具有更强的环境持久性和迁移能力；其次，表明全球CO₂上升可能通过改变土壤微观结构而显著增加铀的移动性；最后，为评估气候变化背景下放射性元素的环境风险提供了新的科学依据。