平面光極（PO）和薄膜擴散梯度（DGT）技術(shù)聯(lián)用研究鎘的遷移轉(zhuǎn)化過程案例

本次分享一篇由浙江大學(xué)汪海珍團隊在《Science of the Total Environment》上發(fā)表的一篇學(xué)術(shù)論文：Unveiling the barriers of Cd translocation from soil to rice: Insights from continuous flooding。這篇文章主要研究了鎘（Cd）在土壤-水稻系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化過程，以及如何通過農(nóng)業(yè)實踐來減輕鎘污染的水稻并確保食品安全。

了解控制鎘（Cd）在土壤-溶液-根界面行為的時空過程對于制定有效的修復(fù)策略至關(guān)重要。本研究通過在整個水稻生長期間使用根箱（rhizotrons）對Cd污染的水稻土進行化學(xué)修復(fù)過程進行了研究。一維剖面采樣以10厘米的分辨率揭示了在初始淹水期間，水稻土受到了強烈的刺激，隨后孔隙水性質(zhì)穩(wěn)定化。對冷凍干燥的孔隙水進行X射線衍射分析，證實了在連續(xù)淹水條件下形成了如CdS這樣的亞微米沉淀物，導(dǎo)致孔隙水中水溶性Cd離子水平低（<1 μg/L）和硫酸鹽（<10 mg/L）。二維成像技術(shù)顯示，在根表面20-110微米內(nèi)鐵-錳斑（IP）含量最高。隨后，通過兩個100平方厘米的膜使用平面光極連續(xù)一個月監(jiān)測根際中的O₂，揭示了根基部和根尖之間的顯著晝夜O2變化。破壞性取樣結(jié)果表明，土壤中酸可溶性Cd作為可供Cd，對連續(xù)淹水條件下水稻根吸收Cd至關(guān)重要。根表面沉積的IP作為Cd轉(zhuǎn)移的屏障，隨著水稻的生長而增加，并在成熟時阻斷了約18.11%至25.43%的Cd從土壤到水稻的轉(zhuǎn)移。硅-鈣-鎂復(fù)合改良劑通過增加IP濃度減少了約10%的可供Cd，并提高了約7.32%的Cd阻斷效率，使得改良劑組的Cd吸收比是對照組的一半。通過揭示土壤-水稻界面的Cd相互作用，本研究為制定有效的農(nóng)業(yè)實踐以減輕Cd污染的稻田并確保食品安全奠定了基礎(chǔ)。

在本文中，平面光極（Planar Optode, PO）技術(shù)和薄膜擴散梯度（Diffusive Gradients in Thin-films, DGT）技術(shù)被聯(lián)合應(yīng)用于研究水稻根際過程中的化學(xué)成像，以高分辨率捕捉水稻根際中關(guān)鍵化學(xué)參數(shù)的時空變化。智感環(huán)境研發(fā)的封閉式平面光極分析儀和便攜式平面光極分析儀以及四大系列30多種DGT能夠為該類研究提供強有力的工具支撐。