本网讯 近日，学校资源与环境学院司友斌教授团队在环境科学与工程领域国际顶级期刊《Environmental Science & Technology》上发表题为“Freezing-Enhanced Accumulation of ROS Generated by Fulvic Acid: Implications for As(III) Oxidation”的研究论文。

砷（As）是一种广泛存在于水体和土壤中的高毒性类金属元素，其三价形态As(III)毒性更强、迁移性更高。富里酸（FA）作为天然有机质中最活跃的组分，具有氧化还原活性基团（如醌类和酚羟基），可通过产生活性氧（ROS）驱动As(III)氧化。然而，现有研究多聚焦于常温水体环境，而对占地球陆地面积约20%的冻融区（如温带季节性冻融区）中FA介导的砷氧化过程及其机制知之甚少。

研究团队通过环境化学与冰冻物理学等多学科交叉融合，揭示了冷冻增强FA介导As(III)氧化的全新机制。研究发现，在–5°C到–18°C冷冻条件下，As(III)氧化效率显著增强，而在常温水体中几乎不发生氧化。研究巧妙揭示了“冷冻浓缩效应”与ROS产生-消耗动力学解偶联的协同作用：冷冻使FA和As(III)在冰晶间的液态晶界区域高度浓缩，同时使FA对H₂O₂的消耗速率降低约100倍，从而逆转了ROS的消耗途径，使其从FA自身腐殖化转向As(III)氧化。通过荧光成像、电子顺磁共振（EPR）和三维荧光光谱（3D-EEM）等手段，研究团队首次直观证实了冷冻条件下ROS在冰晶界面的富集，并发现FA在低温冷冻条件下发生碎片化而非聚合，保留了更强的氧化能力。

该研究揭示了低温冷冻环境中FA介导的As(III)氧化新途径，为理解季节性冻融区砷的地球化学转化提供了全新视角，也为季节性冻融区砷污染的自然衰减评估和冻融强化修复技术开发提供了理论依据。

秦文秀副教授为本论文第一作者，司友斌教授和南京大学周东美教授为共同通讯作者。学校为论文第一完成单位。该研究得到国家自然科学基金区域创新发展联合基金（U25A20805）、重点项目（42130707）、面上项目（42277018）的资助。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5c18395