来源：《农业环境科学学报》2024年8期
作者：魏志莹1,2，杨秀雯1,2，戴亮亮3，赵亚辉1,2，易佳佩1,2，秦超杰4，刘威杰1,2，熊俊武1,2，张家泉5，陈伟1,2,4,5,6*
单位：1.中国地质大学（武汉）环境学院；2.中国地质大学（武汉）地下水质与健康教育部重点实验室；3.中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心；4.中国地质大学（武汉）地质调查研究院；5.湖北理工学院矿区环境污染控制与修复湖北省重点实验室；6.中国地质大学（武汉）生物地质与环境地质国家重点实验室
摘 要
为验证梯度扩散薄膜（DGT）技术在准确评估自然环境下玉米农田土壤中铅（Pb）的生物有效性的可行性，并基于该技术探究土壤中Pb的动力学过程，本研究使用DGT技术、土壤溶液法和单独提取法测定了湖南省凤凰县内种植玉米的农田土壤中Pb的可提取态含量，并与玉米不同部位中Pb的含量进行了线性拟合分析；利用DGT技术结合DGT诱导土壤/沉积物通量（DIFS）模型模拟了土壤内部Pb的动力学过程。结果表明：35%的土壤点位中Pb的含量超过湖南省Pb背景值，但不存在玉米粒中Pb超标的情况（GB 2762—2022）。Pb在玉米不同部位迁移富集能力较低，且主要富集在根部，难以向地上部位迁移。不同方法测定的土壤中Pb的生物有效态含量分别为DGT技术（1.32±2.49）μg·L-1、土壤溶液（2.23±3.75）μg·L-1、二乙基三胺五乙酸（DTPA）单独提取法（5.79±2.51）mg·kg-1、醋酸（HAc）单独提取法（0.81±0.49）mg·kg-1和氯化钙（CaCl2）单独提取法（0.05±0.13）mg·kg-1。DGT技术对玉米不同部位Pb含量的预测效果优于其他方法，且对叶中Pb含量的预测效果最佳。研究区大部分土壤固相Pb补给液相的能力较低，但固相上Pb的释放量较为稳定，仍可能会对当地造成潜在的生态风险。整体而言，DGT技术是评估玉米农田土壤中Pb生物有效性的最佳方法，其测定的Pb含量对玉米叶部Pb含量预测效果最佳，但对粒中Pb含量预测效果较差。此外，DGT技术可以结合DIFS模型深入分析土壤内部Pb的动力学的过程，为土壤污染的精准防控提供科学依据。
（1）湖南省凤凰县土壤样品Pb含量范围为22.8~33.8 mg·kg-1，不存在土壤Pb污染和采样点位的玉米粒中Pb超标的情况。并且Pb在玉米不同部位富集迁移能力较低，主要富集在根部，难以富集在粒中。
（2）不同方法测定的土壤中Pb的生物有效态含量与玉米不同部位Pb含量的线性拟合，结果表明DGT技术对玉米不同部位Pb含量的预测效果优于单独提取法（CaCl2、HAc和DTPA）和土壤溶液法，且对玉米叶中Pb含量的预测效果最佳，说明相较于单独提取法（CaCl2、HAc和DTPA）和土壤溶液法，DGT技术是预测玉米不同部位Pb含量的最佳方法。
（3）DGT 技术结合DIFS模型的模拟结果表明研究区大部分土壤固相Pb补给液相的能力较低，但固相释放Pb的含量较为稳定，说明长期种植玉米后，土壤中不稳定Pb仍有可能造成潜在的生态风险。在未来研究中，可以考虑将DGT技术和DIFS模型应用到多金属、大区域的农田土壤释放量研究，以为污染物的精准防控提供科学依据。
编辑：张丹丹
校对 | 审核：潘淑君 王农
