图文摘要
论文原文：https://doi.org/10.1021/acs.est.4c03116
成果简介
农田土壤因水分管理和气候条件会频繁经历氧化还原状态的变化，在此情况下，如何准确评估和科学认识稻田土壤多金属迁移转化规律，是保障粮食生产安全和公众健康的基础。当前，在氧化还原条件波动下金属污染物从”惰性相态“向具有更高生物风险和长距离迁移性的离子或胶体相态转化过程与机制是土壤生物地球化学领域的研究热点。而作为土壤结构功能的基本单元，不同尺度的团聚体在不同类型重金属污染物活化、固持和胶体形成过程中所扮演的角色尚不清楚。
近日，在国家自然科学基金面上项目（42377402）等资助下，复旦大学环境系王梓萌教授团队与中国科学院南京土壤研究所吴龙华研究员团队合作，在该领域取得进展，论文以“Aqueous and colloidal dynamics in size-fractionated paddy soilaggregates with multiple metal contaminants under redox alternations”为题于2024年10月发表于Environmental Science & Technology。
https://doi.org/10.1021/acs.est.4c03116
论文导读
本研究对从江西贵溪采集的受多种金属污染的水稻土并进行团聚体的粒径分级，并在厌氧和有氧条件交替培养，结合水相与胶体分析技术，探讨了多金属污染物在土壤中的动态行为。这些土壤颗粒如同一个个"保险箱"，能够根据外界环境的变化“开启”或“关闭”，选择性地释放或锁定金属污染物。研究表明，污染水稻土中 <53μm的微团聚体富含多种金属，是金属污染物的重要储存库。然而，这些细颗粒释放的溶解金属较少，表明它们具备较强的金属保留能力。
实验发现，外源有机碳的添加促进了砷的释放，同时有助于铅、锌和铜的固存。通过非对称流场流分离技术，研究揭示了细小（0.3-130 kDa）和较大（130-450 nm）胶体池的存在，它们携带不同的金属，且与铁矿物和有机物表现出不同的亲和力，在水土界面体系中表现出不同的迁移性能和方式。
本研究跨越团聚体、胶体和土壤溶液的空间尺度，并在以月为周期的氧化还原波动的时间尺度上，对多金属污染土壤的环境地球化学动态进行了全面、精细的解构。其背后的微生物驱动因子和协同演化规律，将在团队的进一步研究中继续深入挖掘。
复旦大学环境系博士生周铭为论文第一作者，复旦大学环境系王梓萌教授和中国科学院南京土壤研究所胡鹏杰副研究员为共同通讯作者。南京土壤所团队负责人吴龙华研究员提供了重要的技术支持和指导。
