平面光极（PO）和薄膜扩散梯度（DGT）技术联用研究镉的迁移转化过程案例

本次分享一篇由浙江大学汪海珍团队在《Science of the Total Environment》上发表的一篇学术论文：Unveiling the barriers of Cd translocation from soil to rice: Insights from continuous flooding。这篇文章主要研究了镉（Cd）在土壤-水稻系统中的迁移转化过程，以及如何通过农业实践来减轻镉污染的水稻并确保食品安全。

了解控制镉（Cd）在土壤-溶液-根界面行为的时空过程对于制定有效的修复策略至关重要。本研究通过在整个水稻生长期间使用根箱（rhizotrons）对Cd污染的水稻土进行化学修复过程进行了研究。一维剖面采样以10厘米的分辨率揭示了在初始淹水期间，水稻土受到了强烈的刺激，随后孔隙水性质稳定化。对冷冻干燥的孔隙水进行X射线衍射分析，证实了在连续淹水条件下形成了如CdS这样的亚微米沉淀物，导致孔隙水中水溶性Cd离子水平低（<1 μg/L）和硫酸盐（<10 mg/L）。二维成像技术显示，在根表面20-110微米内铁-锰斑（IP）含量最高。随后，通过两个100平方厘米的膜使用平面光极连续一个月监测根际中的O₂，揭示了根基部和根尖之间的显著昼夜O2变化。破坏性取样结果表明，土壤中酸可溶性Cd作为可供Cd，对连续淹水条件下水稻根吸收Cd至关重要。根表面沉积的IP作为Cd转移的屏障，随着水稻的生长而增加，并在成熟时阻断了约18.11%至25.43%的Cd从土壤到水稻的转移。硅-钙-镁复合改良剂通过增加IP浓度减少了约10%的可供Cd，并提高了约7.32%的Cd阻断效率，使得改良剂组的Cd吸收比是对照组的一半。通过揭示土壤-水稻界面的Cd相互作用，本研究为制定有效的农业实践以减轻Cd污染的稻田并确保食品安全奠定了基础。

在本文中，平面光极（Planar Optode, PO）技术和薄膜扩散梯度（Diffusive Gradients in Thin-films, DGT）技术被联合应用于研究水稻根际过程中的化学成像，以高分辨率捕捉水稻根际中关键化学参数的时空变化。智感环境研发的封闭式平面光极分析仪和便携式平面光极分析仪以及四大系列30多种DGT能够为该类研究提供强有力的工具支撑。