近日，av直播 汪鹏教授团队在环境领域期刊《Environmental Science & Technology》上发表题为“Near-Surface Hydroxyl Radical Hotspots Mobilize Cadmium and Immobilize Arsenic during Paddy Soil Drainage”的研究论文。该研究揭示了稻田排水过程中水土界面下方形成的羟基自由基（•OH）“热点”，能够同时促进镉的释放与抑制砷的迁移，为污染稻田中氧化还原敏感性元素的调控提供了新视角。

镉和砷是稻田中典型的有毒重金属与类金属，其环境行为强烈依赖于土壤氧化还原状态的动态变化。稻田淹水期镉因生成硫化镉沉淀而被固定，砷则因还原为三价形态而活性增强；排水期则相反—镉活化、砷氧化被吸附固定。然而，已有研究多集中于土壤整体的氧化还原变化，对于土壤垂直剖面中活性氧物种（如•OH）的空间分布及其对镉、砷行为的影响，仍不清楚。

针对上述问题，研究团队选取江苏常熟、湖南湘潭与广西河池三地代表性稻田土壤，构建土壤斜坡培养系统模拟田间排水过程，并综合运用原位活性氧空间成像、薄膜扩散梯度与激光剥蚀电感耦合等离子体质谱等手段，实现了对水土界面附近活性氧及元素迁移行为的高分辨率观测（图1）。

图1. 不同稻田土壤垂直空间形成的活性氧（•OH为主导类型）瞬时氧化锋面及其对镉、砷溶解度的影响

研究结果显示，在排水初期，水土界面以下1-5 cm处会形成一个瞬时氧化锋面。该区域内陡峭的氧气梯度与活跃的亚铁氧化过程共同触发了•OH“热点”的生产。这些自由基“热点”加速了硫化镉氧化，使镉溶解度最高提升2.6倍，也促进As(III)向As(V)转化，使其更易被铁锰（氢）氧化物吸附，从而使砷溶解度最大降幅达48%。通过随机森林模型、主成分分析等方法的进一步解析，研究确认土壤pH、氧气渗透深度以及矿物结合态Fe(II)的类型是控制•OH生成及其空间分布的三大关键因子。

图2. 土壤水土界面自由基热区效应对土壤不同深度镉、砷迁移转化的影响

该研究明确了•OH调控镉、砷活性中的“双重角色”：既作为镉活化的“推手”，又是砷固定的“助手”。该机制深化了我们对稻田土壤中污染物氧化还原过程的理解，为通过调控排水策略实现污染物协同调控、提升稻米安全提供了新思路。

av直播 博士研究生张笑唯为论文第一作者，汪鹏教授与南京林业大学黄辉副教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和江苏省自然科学基金等项目的资助。

论文链接：//doi.org/10.1021/acs.est.5c13273