郭慶軍研究團隊在農田重金屬污染的元素遷移過程研究方面取得進展
?重金屬污染對生態系統、農產品質量及人體健康構成了嚴重威脅，查明土壤重金屬污染的來源及遷移途徑并對重金屬污染農田進行持續、精準的治理與修復，是中國重金屬污染狀況下的國家需求。然而，重金屬在農田污染及修復中有些遷移轉化過程并不清楚，如吸附-解吸、絡合-鰲合、沉淀-溶解等過程是如何影響元素遷移轉化的？穩定同位素技術是解析土壤-植物系統元素遷移轉化過程的有效手段，郭慶軍研究團隊利用非傳統穩定同位素（鎘同位素、鋅同位素）等對典型鉛鋅礦污染區農田土壤-植物系統中元素的遷移轉化過程及同位素分餾機理進行研究，為有效管防控和治理重金屬污染農田提供參考依據，在農田重金屬污染研究方面取得如下科研進展：
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1、揭示了農田土壤中鋅的遷移轉化及其同位素的變化過程
????基于MC-ICP-MS技術，以鉛鋅礦區污染農田作為研究對象，明確了污染農田土壤的鋅同位素組成及不同端元的來源貢獻，探明了鋅元素遷移轉化過程及其同位素的變化機制，分析了淋溶作用、有機吸附和無機吸附對鋅同位素組成的影響，并探討了這三個過程與環境變量的關系。結果表明：農田土壤鋅同位素分餾主要發生在0 ~ 30cm范圍內，其組成主要受土壤背景和尾礦的影響，大氣源和人工施肥的影響較小。在遷移轉化過程中，鋅主要以交換態、有機態和殘態形式存在，導致土壤中鋅同位素分餾的主要原因是有機質吸附和淋溶作用，無機礦物吸附的影響較小。
2、揭示了根際活化對典型超富集及耐性植物Cd遷移及同位素分餾過程的影響
????基于NanoSIMS和MC-ICP-MS等技術，以云南、河南和北京重金屬污染農田土壤（重度、中度、輕度重金屬污染）為研究對象，選取超富集植物（東南景天）和耐性植物（八寶景天）作為修復植物，通過添加根際活化劑，探明了在三種不同污染程度農田土壤中兩類植物組織細胞的元素分布和Cd同位素組成特征，揭示了Cd在細胞壁上的沉淀/吸附和細胞內區域的分布是八寶景天耐Cd的主要機制；結合根際分泌有機酸過程植物根系及土壤Cd同位素分布特征，證實含有O/N官能團的有機物優先螯合重Cd同位素；通過研究不同含量蛋白質和金屬硫蛋白的根/葉中Cd同位素的分餾，證實了含硫配體優先螯合輕Cd同位素。該研究表明有機配體在土壤-植物系統Cd同位素分餾和富集過程起著至關重要作用。
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上述研究在《Environmental Science & Technology》等國際主流期刊上發表，獲得了國家自然科學基金（聯合重點基金、面上基金）、科技部重點研發等項目資助。
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發表的論文如下：
?Rongwei Wei,Yizhang Liu,Fengxin Kang,Liyan Tian,Qiang Wei,Zhiying Li,Pei Xu,Huiying Hu,Qiyu Tan,Changqiu Zhao,Wei Li,Qingjun Guo*. 2024. Impact of rhizosphere biostimulation on Cd transport and isotope fractionation in Cd tolerant and hyperaccumulating plants based on MC-ICP-MS and NanoSIMS,Environmental Science & Technology,58,43,19408-19418.?https://doi.org/10.1021/acs.est.4c03674. (Nature Index)
?Jing Kong,Fang Huang,Rongfei Wei,Xinchao Zhang,Guangxu Zhu,Qingjun Guo*. 2024. Study on the variation mechanism of Zn isotope in polluted farmland soil,?Journal of Hazardous Materials,479,135561.?https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135561.
圖1 根際活化對超富集植物及耐性植物Cd轉運和同位素分餾影響的機制示意圖
圖2?本研究被選為Environmental Science & Technology副封面Supplementary Cover文章
圖3?鉛鋅礦區不同端元的鋅同位素組成及鋅同位素在農田土壤中的遷移轉化
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