卷期：《土壤学报》2024年第61卷第3期
多环芳烃、抗生素等有毒有机物可在生物体内积累或通过食物链进入人体，威胁人群健康和生态安全。有毒有机物在土壤中赋存形态和生物有效性主要受其转化行为影响，土壤中活性矿物可驱动有毒有机物化学转化，降低污染风险。以往土壤矿物与有毒有机物界面行为研究主要集中于水溶液、矿物悬浊液、土壤悬浊液，这种体系并不能代表土壤真实状况。除淹水稻田外，受植物蒸腾和地表蒸发影响，绝大多数土壤特别是表层土壤常处于水分非饱和状态。本文综述了水分非饱和条件下土壤矿物界面有毒有机物转化机制研究进展，提出未来重点研究方向，试图为人们系统、全面地认识土壤中有毒有机物的迁移转化行为提供参考。
图1 2022年4月全球表层土壤（2~5cm）体积含水量空间分布
土壤矿物水分状况对有毒有机物界面转化的影响规律
图2 高/低水分非饱和条件下蒽在针铁矿表面的界面行为
土壤矿物对有毒有机物的界面转化作用及机制
土壤铁锰矿物具有高氧化性，是驱动有毒有机物化学转化的典型活性物质。而天然黏土矿物常与周围金属离子发生离子交换和同晶置换，其表面或结构中活性金属离子也具有催化活性。水分非饱和条件下，多环芳烃衍生物、抗生素、邻苯二甲酸酯等非极性有毒有机物可与铁锰矿物及富含金属离子的黏土矿物结合并发生转化，加速其在土壤环境中的衰减过程。
图3 水分非饱和条件下苯并（a）芘在Fe（III）饱和锰氧化物表面的转化机制
研究展望
结合目前该领域进展，建议后期从以下几个方面开展深入研究：以来源于实际土壤的非纯净矿物为对象，在水分非饱和实际土壤中开展有毒有机物转化研究；探究水分非饱和条件下低价铁锰矿物以及微生物/有机质-铁锰矿物界面硝基和卤代芳香烃等有毒有机物的还原转化过程；建立原位反应-电子顺磁共振波谱仪等在线研究界面反应过程的联用装置，使用瞬态吸收光谱、低温电子顺磁共振波谱等技术，检测反应过程中产生的不稳定有机自由基；借助同步辐射红外光谱、傅里叶变换离子回旋共振质谱、微束X射线荧光光谱等技术，在微纳米尺度和分子水平解析有毒有机物在矿物中结合方式和转化机制。
作者简介
点击下方 “阅读原文” 查看更多
↓↓↓
