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研究揭示秸秆还田对农田重金属铬活性影响分子机制

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  近日,澳门普京娱乐农业环境与可持续发展研究所退化及污染农田修复创新团队系统揭示了秸秆还田条件下土壤中重金属铬迁移转化的分子机制,为铬污染农田的安全利用提供了理论依据。相关研究成果在线发表在《环境科学与技术(Environmental Science & Technology)》上。

  据杨建军研究员先容,重金属铬作为主要污染物之一,常见的价态有三价和六价,其中六价铬(Cr(VⅠ))具有剧毒可致癌,三价铬(Cr(Ⅲ))毒性较低。然而,高浓度Cr(Ⅲ)的累积或是土壤中Cr(Ⅲ)被氧化物(如锰矿物)所氧化均可增加土壤铬污染的环境风险。秸秆还田是我国提倡的一项农艺措施,具有提高土壤肥力、改善土壤结构、减少大气污染等诸多优点。同时,还田秸秆所释放的可溶性有机碳会与土壤铁氧化物作用进而生成具有反应活性的有机质-水铁矿共沉淀体(OFC)。因此,深入研究OFC对Cr(Ⅲ)的吸附机制具有重要意义。

  研究通过水稻和油菜两种农作物秸秆提取的可溶性有机碳与三价铁共沉合成的OFC为研究对象,系统探究了OFC吸附Cr(Ⅲ)的动力学,吸附量以及环境条件的影响,并利用同步辐射技术揭示了Cr(Ⅲ)在OFC上吸附的分子机制。研究发现有机质含量的增加可以抑制OFC对Cr(Ⅲ)的吸附,而pH增加则有利于Cr(Ⅲ)的吸附固定;进一步研究发现OFC中的水铁矿和有机质是Cr(Ⅲ)的主要吸附相;其中有机质上的羧基官能团对Cr(Ⅲ)的固定起到重要作用。

  

  有机质-水铁矿共沉淀体吸附三价铬机理示意图

  该研究得到国家重点研发专项、国家自然科学基金、中国农科院科技创新工程项目支撑。(通讯员 王佳)

  原文链接:https://dx.doi.org/10.1021/acs.est.0c02872

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