近日，郭婉茜教授课题组在环境领域权威期刊Environmental Science & Technology上发表了题为“Simultaneous Oxidation of Bromide and Dissolution of Manganese Oxide Induced by Freezing”的研究论文。该论文证明了在冰冻溶液中水钠锰矿（δ-MnO2）可氧化溴化物（Br–），导致活性溴（RBr）和溶解性Mn(II)的产生，而这一过程在水溶液中很难发生。实验表明在天然有机质富里酸（FA）存在情况下，冰冻过程产生的RBr和FA反应形成了大量有毒的有机溴化合物（OBCs）。其中质子、水钠锰矿和溴化物在冰晶界中浓缩是导致溴氧化的主要原因。
现有文献关于溴转化研究主要集中在水处理或消毒过程的溴转化、光敏诱导溴转化、以及其它非生物的溴转化过程，但对冰冻介质中溴转化情况报道不多。本工作揭示了一种以前未被重视的、冰冻黑暗环境下的溴化物转化可行途径，即在冰冻的δ-MnO2/Br–/FA体系中，可以同时产生RBr、OBCs和可溶性Mn(II)。相比之下，在水溶液的反应体系中几乎检测不到RBr和Mn(II)，只检测到少量的OBCs。
在极地和寒区，溴化物转变为RBr和OBCs的过程可能伴随锰氧化物的溶解。该过程释放的可溶性Mn(II)能作为生命体光合作用必需的微量元素。而冰表面的挥发性活性溴（如Br2），可能对全球溴循环产生影响。在全球变暖新背景下，冰冻溶液中生成的大量有机溴化合物还会随着冰层融化释放进入水环境中，将引起难以预测的生态环境风险。该项研究成果为冰冻圈卤代有机物的非生物天然形成机制提供了新的解释，也为地球水环境中溴循环与锰溶解机制提供了新见解。
重点实验室的郭婉茜教授、韩国能源工科大学的Wonyong Choi教授以及杜鹃山研究员为该论文的共同通讯作者，哈尔滨工业大学的博士研究生吴耀华和王华哲助理教授是该论文的共同第一作者，重点实验室为第一通讯单位。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.4c07493。
