薄膜扩散梯度（DGT）应用案例：土壤中重金属的污染与迁移性

本次分享一篇由中科院山地灾害与环境研究所邴海健团队在《ENVIRON GEOCHEM HLTH》上发表的一篇学术论文“Pollution and mobility of heavy metals in the soils of a typical agricultural zone in eastern China”。

农业土壤中重金属（HMs）的污染对国家食品安全构成了严重威胁，HMs的迁移性和环境行为与作物安全密切相关。在此，我们评估了中国东部一个主要粮食生产区三种不同土地利用类型土壤中十种HMs的污染水平和迁移性，并探讨了它们的环境行为。土壤中HMs的浓度在农田中高于林地和荒地，与其他金属相比，镉（Cd）显示出相对较高的污染和生态风险水平。镉主要由可还原（41%）和可交换（23%）的形态控制，其余HMs主要存在于残余形态（>60%）。可交换态和DGT（薄膜扩散梯度）-活性镉之间存在显著相关性，表明土壤中镉的迁移性相对较高。土壤pH值、有机质和矿物元素与大多数HMs的可交换和可还原形态（例如，镉、钴、锰、镍、铅和钒；p<0.05）有显著相关性。然而，对于DGT活性部分并非如此，这表明土壤中重金属迁移性与潜在生物有效性控制机制存在显著差异。本研究的结果表明，在有效评估农业土壤的安全性时，需要同时考虑HMs的化学提取形态和生物可利用形态。

总体发现显示，农田土壤中的重金属（HMs）浓度相对于林地和荒地更高，而土壤中HMs的污染和生态风险水平较低，除了镉（Cd）具有适度的污染和风险水平。土地利用并未改变土壤中HMs的化学提取形态，但它影响了DGT活性HMs。镉的可交换和可还原形态分别占其总量的23%和41%，表明土壤中镉的迁移性相对较高。其他HMs主要由残余形态（>60%）控制。农业区人为排放对土壤中HMs的污染、生态风险和环境行为的影响有限。土壤pH值、有机质（SOM）和矿物组成直接影响土壤中HMs的迁移性，尽管它们对化学提取与DGT活性形态有不同的影响。结果强调了在农业区域评估土壤HMs迁移性时，使用化学和与动态过程相关的方法的重要性，未来的工作需要关注土地利用变化对土壤中HMs生物可利用性的影响。

智感环境的DGT技术在这篇文章中用于评估土壤中重金属的潜在生物有效性，提供重金属在土壤中动态迁移的信息，从而更准确地评估重金属的生态风险。它通过测量土壤中重金属的活性分数，补充了传统化学提取方法的结果，揭示了不同土地利用类型下重金属迁移性的差异，强调了结合化学提取方法和DGT技术评估土壤重金属迁移性的重要性。