稻米是我國(guó)居民的第一主糧，近年來(lái)稻田土壤鎘污染問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)，由于我國(guó)80–90%的稻田分布于中國(guó)南方的酸性紅壤區(qū)，鎘污染與酸化問(wèn)題疊加導(dǎo)致稻米成為人體攝入鎘的重要途徑。先前研究發(fā)現(xiàn)鎘在稻米中大量積累，主要是由于鎘活性在水稻灌漿期迅速升高導(dǎo)致，但是控制水稻灌漿期鎘活性升高的關(guān)鍵機(jī)制仍不明確。

針對(duì)上述科學(xué)問(wèn)題，廣東省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所劉同旭研究員團(tuán)隊(duì)和李芳柏研究員團(tuán)隊(duì)采用厭氧-好氧交替培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M水稻的淹水-排水過(guò)程。鎘形態(tài)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，厭氧期鎘有效性逐漸下降，但是好氧期鎘有效性迅速升高，其中的主要機(jī)制包括：土壤pH變化影響鎘的吸附、土壤分散與團(tuán)聚引起表面位點(diǎn)變化影響鎘的固定，硫化鎘的形成影響鎘的沉淀。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)建立動(dòng)力學(xué)模型，發(fā)現(xiàn)定量鐵循環(huán)過(guò)程是土壤pH變化的主要驅(qū)動(dòng)因素，導(dǎo)致大量鎘被有機(jī)質(zhì)和鐵氧化物固定；利用高分辨球差電鏡揭示了鐵循環(huán)可能是土壤分散與團(tuán)聚的主要原因；結(jié)合同步輻射技術(shù)，證明硫循環(huán)過(guò)程導(dǎo)致硫化鎘形成相對(duì)有限。

本研究明確了鐵循環(huán)過(guò)程是稻田鎘形態(tài)轉(zhuǎn)化的主控機(jī)制，提出了調(diào)控鐵循環(huán)過(guò)程固定鎘的思路，對(duì)稻田重金屬污染精準(zhǔn)治理具有重要意義。

圖1 稻田還原-氧化條件下土壤關(guān)鍵過(guò)程驅(qū)動(dòng)鎘形態(tài)轉(zhuǎn)化機(jī)制

以上成果發(fā)表在地學(xué)權(quán)威期刊Geochimica et Cosmochimica Acta。廣東省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所楊陽(yáng)博士和劉同旭研究員為共同第一作者，李芳柏研究員為通訊作者。該研究獲國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目、廣東省科學(xué)院發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)等資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.gca.2024.06.029

供稿：省科學(xué)院土壤環(huán)境所

撰稿：楊陽(yáng)

審稿：黃丹??董軍??羅璇

校稿：徐超??肖捷??章震