本次分享一篇由河南大學(xué)魏張東團(tuán)隊(duì)在《ENV POLLUT BIOAVAIL??》上發(fā)表的一篇學(xué)術(shù)論文“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，探討生物炭-土壤界面上磷和鎘的運(yùn)輸機(jī)制。利用DGT-CID技術(shù)，我們發(fā)現(xiàn)磷和鎘表現(xiàn)出梯度擴(kuò)散，以生物炭為擴(kuò)散中心。生物炭顯著提高了土壤有效磷濃度，增加了7倍（p < 0.05），通過持續(xù)釋放。鎘濃度從7.11 mg/L增加到10.09 mg/L，在界面處出現(xiàn)濃度躍升，表明鎘的聚集和向生物炭層的轉(zhuǎn)移。理論計(jì)算表明，磷和鎘在界面的運(yùn)輸通量分別為0.94 mg/L和0.75 mg/L。我們的研究結(jié)果闡明了這些元素在生物炭-土壤界面的分布和運(yùn)輸通量。

研究結(jié)果表明：1.生物炭-土壤微界面中磷的有效性：在15天的孵化期內(nèi)，實(shí)驗(yàn)組土壤層中有效磷含量比對(duì)照組增加了7倍。這表明生物炭中的磷擴(kuò)散進(jìn)入土壤，顯著提高了土壤中有效磷含量。2.生物炭-土壤微界面中鎘的有效性：經(jīng)過15天的孵化，空白組土壤層中鎘的濃度隨時(shí)間增加。與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組上層土壤中有效鎘含量相對(duì)保持恒定，而下層土壤中有效鎘含量有所下降。排除水溶液增加的影響，生物炭層中有效鎘含量顯著增加了兩倍，表明生物炭可以通過吸附有效減少土壤中鎘的可用性，促進(jìn)其轉(zhuǎn)移到生物炭中。3.生物炭-土壤微界面中磷和鎘的傳輸通量：基于DGT擴(kuò)散膜的吸附能力變化和確定的分辨率（1毫米），計(jì)算出磷的傳輸通量為0.94 mg/kg，鎘的傳輸通量為0.75 mg/kg。

在這篇文章中，智感環(huán)境的DGT技術(shù)用于監(jiān)測(cè)磷和鎘在生物炭-土壤界面的分布和遷移情況，發(fā)現(xiàn)磷和鎘呈現(xiàn)出以生物炭為中心的梯度擴(kuò)散現(xiàn)象。通過DGT - CID（計(jì)算機(jī)密度成像）技術(shù)，研究人員能夠獲得磷和鎘在界面處的高分辨率二維分布圖，從而更準(zhǔn)確地分析這些元素在生物炭 - 土壤界面的分布和傳輸通量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，生物炭顯著增加了土壤中有效磷的含量，同時(shí)降低了土壤中鎘的生物有效性，并促進(jìn)其向生物炭層轉(zhuǎn)移。基于DGT擴(kuò)散膜的吸附容量變化和確定的分辨率（1 mm），計(jì)算出磷的傳輸通量為0.94 mg/kg，鎘的傳輸通量為0.75 mg/kg。這些發(fā)現(xiàn)為優(yōu)化生物炭的生產(chǎn)參數(shù)和應(yīng)用策略提供了科學(xué)依據(jù)，具有重要的實(shí)際應(yīng)用意義。