2023年至2025年间,加拿大野火累计烧毁土地超过3000万公顷。随着野火发生更频繁、强度更高,相关风险不仅体现在火焰与烟雾上。研究人员指出,高温还可能改变土壤中天然存在金属的化学形态,使其转化为更具毒性的形式,从而带来潜在健康风险。

加拿大萨斯喀彻温大学(USask)土壤科学系土壤化学家Derek Peak与同事借助USask加拿大光源(CLS)的X射线光束线,研究火灾条件下铬如何转变为有毒形态,以及其与土壤中铁的相互作用。Peak表示,铁与铬的相互作用值得关注,因为两种元素“在自然界中往往共同行动”。

Peak称,团队在受控条件下研究相关基本机制,以便更好预测或模拟这一过程。他表示,CLS的SXRMB光束线对研究至关重要,因为缺少超亮同步辐射光源,将难以分析铁和铬的氧化态变化。

研究团队对富含铬和铁的实验室矿物与天然土壤进行加热,观察高温引发的转化过程。结果显示,在两类样品中,当温度升至约600摄氏度时,原本相对无害的三价铬会转变为有毒的六价铬;但当温度进一步升至800摄氏度时,铬又会转回相对安全的形态。研究人员指出,野火燃烧温度通常在800°C至1200°C之间。
该团队在《环境科学与技术》期刊发表的研究认为,土壤中的铁会影响铬在火灾中何时以及如何转变为有毒形态。Peak表示,火灾在不同温度和强度下可能促使铬被氧化生成六价铬,但铬也可能经历多种反应重新还原并回归土壤;铬最终去向及其毒性取决于具体地点或火灾情况,而这一过程与铁的氧化密切相关。
Peak还表示,研究结果提示,野火过后关注土壤中的铁含量,或有助于判断土壤状况是否恢复正常,且成本可能低于直接监测铬。他称,可能需要一到两年时间追踪土壤中铁和铬的化学变化,观察氧化态的变化,这或可为现场评估及识别需要重点关注区域提供一种更简便的筛查方式。