薄膜擴散梯度（DGT）應用案例：環保措施對重金屬累積的差異化影響

本次分享一篇中國科學院成都山地災害與環境研究所吳艷宏團隊在《Journal of Hazardous Materials》發表的一篇學術論文：Environmental protection measures mitigate Pb but not Cd accumulation in soils: Evidence from a 49-year soil chronosequence in an industrial and mining city in Southwest China。這篇文章主要研究了中國西南地區一個工業和礦業城市——攀枝花市的土壤中鉛（Pb）和鎘（Cd）的積累模式及其主要的人為驅動因素。研究通過分析49年的土壤年代序列，探討了環境管理措施對這兩種重金屬積累的影響。

為了解決人為活動導致的嚴重土壤鉛（Pb）和鎘（Cd）污染問題，政府實施了各種環境管理措施。然而，這些措施在限制工業和礦業城市土壤中Pb和Cd積累方面的效果尚不清楚。在這里，我們研究了中國西南攀枝花市的土壤中Pb和Cd的積累模式，并使用Pb和Cd同位素確定了它們的主要人為驅動因素。Pb的積累最初放緩然后增加，而Cd則顯示出持續加速。交通和燃煤發電分別是土壤中Pb和Cd積累的主要人為強迫因素。環境防護措施，特別是無鉛汽油的禁令，顯著減少了1980年至2008年期間與交通相關的Pb對土壤的貢獻。然而，由于消耗的煤中Cd含量高、空氣污染物控制措施效率低下以及燃煤發電的急劇增加，環境管理措施無法實際減輕土壤中Cd的積累。因此，本研究表明控制熱力發電的Cd排放至關重要。此外，小型工業和礦業城市在經濟轉型和環境政策實施過程中面臨的挑戰值得更多關注。

在這篇文章中，DGT（薄膜擴散梯度）技術被用來評估土壤中重金屬（特別是鉛Pb和鎘Cd）的生物可利用性。DGT技術能夠表征土壤中生物可利用金屬的動態補給過程，即在生物可利用金屬被消耗時，從固態相中釋放出來的金屬的動態過程。這項技術與乙酸酸提取方法相結合，可以互補地評估金屬的生物可利用性。具體來說，DGT技術在這項研究中的作用包括：

動態金屬補給的表征：DGT技術可以捕捉到土壤中生物可利用金屬的動態變化，這對于理解土壤中重金屬的遷移和轉化過程至關重要。

生物可利用性評估：通過DGT技術，研究人員能夠評估土壤中重金屬的生物可利用性，即那些可能被植物吸收或通過其他途徑進入食物鏈的金屬。

補充乙酸酸提取方法：乙酸酸提取方法可以反映土壤中生物可利用重金屬的總量，而DGT技術則提供了關于這些金屬動態釋放的信息，兩者結合使用可以更全面地了解土壤中重金屬的生物可利用性。

環境風險評估：了解重金屬的生物可利用性對于評估其對環境和人類健康的風險至關重要，DGT技術提供了這一評估所需的關鍵數據。