近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所退化及污染農(nóng)田修復(fù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)揭示了秸稈還田條件下土壤中重金屬鉻遷移轉(zhuǎn)化的分子機(jī)制，為鉻污染農(nóng)田的安全利用提供了理論依據(jù)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)(Environmental Science & Technology)》上。
據(jù)楊建軍研究員介紹，重金屬鉻作為主要污染物之一，常見的價態(tài)有三價和六價，其中六價鉻（Cr(VⅠ)）具有劇毒可致癌，三價鉻（Cr(Ⅲ)）毒性較低。然而，高濃度Cr(Ⅲ)的累積或是土壤中Cr(Ⅲ)被氧化物（如錳礦物）所氧化均可增加土壤鉻污染的環(huán)境風(fēng)險。秸稈還田是我國提倡的一項(xiàng)農(nóng)藝措施，具有提高土壤肥力、改善土壤結(jié)構(gòu)、減少大氣污染等諸多優(yōu)點(diǎn)。同時，還田秸稈所釋放的可溶性有機(jī)碳會與土壤鐵氧化物作用進(jìn)而生成具有反應(yīng)活性的有機(jī)質(zhì)-水鐵礦共沉淀體（OFC）。因此，深入研究OFC對Cr(Ⅲ)的吸附機(jī)制具有重要意義。
研究通過水稻和油菜兩種農(nóng)作物秸稈提取的可溶性有機(jī)碳與三價鐵共沉合成的OFC為研究對象，系統(tǒng)探究了OFC吸附Cr(Ⅲ)的動力學(xué)，吸附量以及環(huán)境條件的影響，并利用同步輻射技術(shù)揭示了Cr(Ⅲ)在OFC上吸附的分子機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)質(zhì)含量的增加可以抑制OFC對Cr(Ⅲ)的吸附，而pH增加則有利于Cr(Ⅲ)的吸附固定；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)OFC中的水鐵礦和有機(jī)質(zhì)是Cr(Ⅲ)的主要吸附相；其中有機(jī)質(zhì)上的羧基官能團(tuán)對Cr(Ⅲ)的固定起到重要作用。
有機(jī)質(zhì)-水鐵礦共沉淀體吸附三價鉻機(jī)理示意圖
該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金、中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目支持。（通訊員 王佳）
原文鏈接：https://dx.doi.org/10.1021/acs.est.0c02872
