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导言
本期Editor's choice选择了中国地质大学（武汉）祁士华教授团队（地大研究生卓越导学团队）的工作，第一作者王思佳，通讯作者王帅。
对于中国东北地区古气候重建记录情况的探究一直是研究热点问题，本文选择并确定了位于冻土南缘边界线附近的松嫩平原北部一承压含水层作为古气候档案，获取了晚更新世以来的古气候情况，探究了地下水组分对古气候环境/冻土消融的影响。
（冰冻圈专刊还在征稿：AG专刊征稿|气候变化下的冰冻圈生物地球化学）
Applied Geochemistry
Highligths
•冻土消融区的承压含水层可以视作理想的古气候档案；
•地下水同位素是进行古气候重建的良好代用物；
•冻土区地下水组分会受到气候变化的影响。
Applied Geochemistry
图文导读
晚更新世以来的古气候对水文、生态系统和地貌等产生了深远的影响，因此受到了广泛关注，这在冻土消融区尤为显著。中国东北地区（图1b）具有独特而又有争议的古气候环境，目前已经基于多种代用物进行了古气候重建。此研究综合水化学、稳定同位素和放射性碳定年法，对中国东北松嫩平原北部主要含水层进行了全面调查（图1c）。
图1. （a）北半球冻土区域分布图；（b）研究区位置及冻土南缘边界线（SLP）示意图（蓝色圆圈为于东北地区搜集的水体同位素点位）；（c）研究区点位分布示意图：CO2气泉（CS）、浅层第四系玄武岩含水层（QBA）、深层白垩系砂岩承压含水层（CSA）
在承压含水层中，沿地下水径流方向，出现了δ18O及TDS浓度的突然下降和地下水年龄的波动（图2），这在自然环境下并非常见的现象。地下水稳定同位素值表现为与地下水年龄具有一定的关联性，也即古地下水具有最小的δ18O和δ13C值，然而现代水则相反。在考虑并排除了纬度和海拔效应后，认为这一现象可以归因于古补给环境和永久冻土融水的作用，同时地下水组分也会受到相关影响（图3）。
图2. 松嫩平原北部地下水分布图及其δ18O值和14C年龄示意图（标签后括号内为地下水年龄，ka BP）
图3. 地下水年龄与（a）NO3−，（b）TDS和（c）Cl−关系图
地下水水文地球化学和同位素特征在水平和垂直方向上显示出与区域分布具有一定的联系。浅层地下水和泉水主要受到大气环境和人为因素的影响。然而深层白垩系砂岩承压含水层中有效的保存了自晚更新世以来的古气候环境信号，正如地下水14C年龄和稳定同位素结果，指示其为宝贵的古气候档案。
通过与多种其它古气候研究的比较（图4），此研究获取的古气候重建记录表现为：晚更新世-早全新世的特点是环境逐渐变暖，并伴有永久冻土消融；全新世中期盛行温暖潮湿的气候；随后松嫩平原北部在全新世晚期经历了相对寒冷潮湿的气候。我们同样发现，补给缺口的存在可归因于有限的样本量，以及永久冻土覆盖或干旱气候条件导致的补给事件的缺乏以及混合过程的发生。
图4. 研究区δ18O和补给温度（TR）记录与其它古气候记录的比较（a，b研究区；c~i中国东北地区不同古气候代用物的古气候记录；
j~n不同地区承压含水层记录的古气候记录）
论文主要指示意义：（1）地下水稳定同位素在进行古气候重建时可以发挥重要作用；（2）古气候环境在一定程度上会影响地下水组分。
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论文信息
此研究受到国家自然科学基金青年科学基金项目（42202334）的资助，成果发表在国际期刊《Applied Geochemistry》上：
Wang, S., Wang, S., Huang, X., Wang, H., Han, Y., Wang, S., Qi, S., 2024. Groundwater composition and stable isotopes as proxies to investigate paleoclimate change in permafrost thawing regions. Appl. Geochem. 169, 106036.
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2024.106036
Applied Geochemistry
Applied Geochemistry创刊于1986年，由Elsevier出版，是国际地球化学协会（IAGC）的会刊。顾问委员会主任/名誉主编：王焰新（中国地质大学（武汉）校长，中国科学院院士），Philippe Van Cappellen（加拿大滑铁卢大学教授，皇家学会会士）执行主编：王梓萌（复旦大学教授）
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