本次分享一篇由河南大学魏张东团队在《ENV POLLUT BIOAVAIL》上发表的一篇学术论文“Phosphorus and cadmium release and distribution characteristics in environmental microinterfaces of biochar based on DGT technology"。
本研究采用土壤-生物炭-土壤三明治模型,探讨生物炭-土壤界面上磷和镉的运输机制。利用DGT-CID技术,我们发现磷和镉表现出梯度扩散,以生物炭为扩散中心。生物炭显著提高了土壤有效磷浓度,增加了7倍(p < 0.05),通过持续释放。镉浓度从7.11 mg/L增加到10.09 mg/L,在界面处出现浓度跃升,表明镉的聚集和向生物炭层的转移。理论计算表明,磷和镉在界面的运输通量分别为0.94 mg/L和0.75 mg/L。我们的研究结果阐明了这些元素在生物炭-土壤界面的分布和运输通量。
研究结果表明:1.生物炭-土壤微界面中磷的有效性:在15天的孵化期内,实验组土壤层中有效磷含量比对照组增加了7倍。这表明生物炭中的磷扩散进入土壤,显著提高了土壤中有效磷含量。2.生物炭-土壤微界面中镉的有效性:经过15天的孵化,空白组土壤层中镉的浓度随时间增加。与对照组相比,实验组上层土壤中有效镉含量相对保持恒定,而下层土壤中有效镉含量有所下降。排除水溶液增加的影响,生物炭层中有效镉含量显著增加了两倍,表明生物炭可以通过吸附有效减少土壤中镉的可用性,促进其转移到生物炭中。3.生物炭-土壤微界面中磷和镉的传输通量:基于DGT扩散膜的吸附能力变化和确定的分辨率(1毫米),计算出磷的传输通量为0.94 mg/kg,镉的传输通量为0.75 mg/kg。
在这篇文章中,智感环境的DGT技术用于监测磷和镉在生物炭-土壤界面的分布和迁移情况,发现磷和镉呈现出以生物炭为中心的梯度扩散现象。通过DGT - CID(计算机密度成像)技术,研究人员能够获得磷和镉在界面处的高分辨率二维分布图,从而更准确地分析这些元素在生物炭 - 土壤界面的分布和传输通量。实验结果显示,生物炭显著增加了土壤中有效磷的含量,同时降低了土壤中镉的生物有效性,并促进其向生物炭层转移。基于DGT扩散膜的吸附容量变化和确定的分辨率(1 mm),计算出磷的传输通量为0.94 mg/kg,镉的传输通量为0.75 mg/kg。这些发现为优化生物炭的生产参数和应用策略提供了科学依据,具有重要的实际应用意义。