格陵兰岛的永久冻土，气候变化中挥发性有机化合物的重要吸收源
格陵兰岛的永久冻土在全球气候系统中发挥着至关重要的作用，随着地球变暖，数千年来一直处于冻结状态的永久冻土开始融化，会释放甲烷和二氧化碳等温室气体进一步加速全球变暖，然而，近年来，研究发现永久冻土融化还会释放挥发性有机化合物，这些化合物不仅会影响大气氧化能力，还会参与二次有机气溶胶的形成，进而对气候产生重要影响。
永久冻土在气候变化中的重要性
永久冻土通常位于地面温度至少连续两年保持在0°C及以下的地区，它覆盖了北半球约24%的土地面积，储存了数千年来积累的富含碳的有机物质，这些物质包括植物残骸、微生物和其他有机物，它们被冻结并保存在永久冻土中，防止其分解，充当一个大型的碳库，储存了约1700pt的碳。
然而，随着全球气温上升，永久冻土开始融化，当永久冻土融化时，其中的有机物质暴露并分解，会向大气中释放二氧化碳和甲烷等温室气体，导致气温升高，而气温上升又会导致更多融化进而导致更多排放。
除了温室气体，冻土融化还会导致挥发性有机化合物的释放，这些挥发性有机化合物主要由于微生物降解有机物而释放。融化的永久冻土层使这些有机物暴露在微生物中，微生物开始分解这些有机物，释放出异戊二烯、萜烯和其他挥发性碳氢化合物等挥发性有机化合物。虽然挥发性有机化合物本身不一定是强效温室气体，但它们在大气化学中起着关键作用，特别是在地面臭氧的形成过程中，而臭氧是一种有害的空气污染物和强效温室气体。
2023年一项针对永久冻土在挥发性有机化合物排放中的作用的研究中，研究人员探讨了受冻土影响的泥炭地中挥发性有机化合物的释放情况，研究发现，当冻土融化时，会释放出大量挥发性有机化合物，这些挥发性有机化合物被氧化后会加入大气中的二氧化碳库，研究结果强调了活性层在控制挥发性有机化合物排放程度方面的重要性，尤其是在气候变暖加速冻土融化的背景下，
然而，融化的永久冻土仅仅是温室气体和挥发性有机化合物的来源吗？近日这项新的研究，给我们提供了一个新的见解，为了解永久冻土生态系统如何与大气相互作用以及它们是否可以减轻融化的一些潜在影响开辟了新的途径。
新的研究发现
一项新的研究探讨了格陵兰岛永久冻土区域的活性层土壤在挥发性有机化合物的土壤-大气交换中的作用，比如活性层土壤是否具有吸收挥发性有机化合物的能力？不同深度的活性层土壤对挥发性有机化合物的吸收能力是否存在差异？
研究人员在格陵兰岛的两个不同地点采集了活性层土壤样品，通过向土壤样品中引入特定的挥发性有机化合物，测量土壤对挥发性有机化合物的吸收速率，研究还通过对比不同深度、不同水分条件下的土壤样品，分析了土壤物理化学性质对挥发性有机化合物吸收的影响。
研究发现，活性层土壤（尤其是上层10cm深度土壤）能够吸收多种挥发性有机化合物，不同化合物的吸收率各不相同，主要吸收的挥发性有机化合物包括苯甲醇、异戊二烯和芳樟醇等。尽管多年冻土带的环境条件恶劣，但土壤仍可对挥发性有机化合物进行有效吸附，从而有可能减轻多年冻土融化产生的部分排放。挥发性有机化合物的吸收不仅仅是物理吸收，还涉及化学和生物过程，土壤中的微生物活动可以影响挥发性有机化合物的分解或转化，从而有助于将其从大气中去除。
土壤水分、有机质和微生物生物量是影响挥发性有机化合物吸收速率的主要因素，水分增加可以显著提高了土壤对挥发性有机化合物的吸收能力，水分增加后甲醇、丙酮和异戊二烯的吸收速率分别提高了11.3%、33.3%和23.8%，这表明水分在土壤吸收这些化合物的能力中起着关键作用，这在冻土融化的背景下尤其重要，因为随着地面融化，水分水平预计会增加。此外，不同地点的吸收能力也不同，沿海地区普遍高于内陆区域。
这些发现表明，永久冻土活性层可能对融化的永久冻土释放的挥发性有机化合物起到部分平衡作用，随着全球变暖，活性层厚度的增加可能会进一步增强其对挥发性有机化合物的吸收能力，从而减少永久冻土融化释放的挥发性有机化合物对大气的影响。
这项研究为进一步理解永久冻土区域挥发性有机化合物的土壤-大气交换过程提供了重要依据。
思考
土壤水分、有机物和其他非生物因素在控制活性层中挥发性有机化合物吸收方面的相对重要性是什么？
参考文献：Yi Jiao, Magnus Kramshøj, Cleo L. Davie-Martin, Bo Elberling & Riikka Rinnan，The active layer soils of Greenlandic permafrost areas can function as important sinks for volatile organic compounds. Communications Earth & Environment volume 6, Article number: 32 (2025) ，doi：10.1038/s43247-025-02007-8