本研究系统调查了比利时Kinrooi地区农业土壤中多种金属元素的浓度、形态分布特征及其季节性变化，并评估了粪肥施用对金属污染行为的影响。研究结果显示，除铅（Pb）和钴（Co）外，大多数金属污染物在冬季浓度达到全年最高值，为其他季节的1.7至5.3倍，主要与冬季粪肥的集中施用有关。同时，土壤中金属的垂向深度分布也表现出明显的季节变化，受到耕作活动和植物生长周期的影响。连续提取分析表明，镉（Cd）、钴（Co）和锰（Mn）主要以可交换态形式存在，比例分别为42%、34%和41%，而镍（Ni）在该形态中也占20%，表明这些金属具有较高的活性和生物可利用性。相比之下，铅（Pb）主要以可还原态存在（52%），而铬（Cr）和铁（Fe）则主要富集于残渣态中，分别占66%和64%，表明其环境迁移性较低。

图1 Graphic Abstract图文摘要

通过应用薄膜梯度扩散技术（DGT）与一维DIFS模型，本研究揭示了不同金属在土壤孔隙水与固相之间的释放行为。结果显示，Cd、Co、Mn和Ni具有较高的释放速率，更易从固相进入孔隙水中，从而被作物吸收，存在更高的生态风险；而Cr、Cu、Fe和Pb的释放能力较低，对植物的潜在威胁相对较小。值得注意的是，在冬季和春季，金属形态的流动相占据很高比例。而在夏季和秋季，非流动相占比更高。这种季节性变化也意味着，植物在不同生长阶段对金属污染物的吸收能力也是不同的。综上所述，土壤中金属污染物的活性受其赋存形态、季节变化及农业管理措施共同影响，其中金属类型是决定其释放潜力和植物可利用性的重要因素。

图2 分布提取法分离的重金属形态

图3 Kinrooi农业土壤重金属R参数与DGT被动采样装置布置时间关系。（其中：R_exp表示实验测定R值；R_FIT代表DIFS模型对R_exp的最优拟合结果；R_ORI为DIFS模型首次获得的R参数。

本论文第一作者为辽宁师范大学化学化工学院罗铭月老师，发表于中国科学院环境科学大类一区TOP期刊Journal of Hazardous Materials，影响因子为12.2。该期刊专注于危险物质与环境污染相关的前沿研究，涵盖污染物的环境行为、毒理机制、迁移转化规律及其控制与修复技术。作为环境科学领域的权威期刊之一，Journal of Hazardous Materials在推动污染控制理论发展、前沿技术突破及环境健康保护方面具有重要的国际影响力。

论文信息：Understanding the availability of metals in agricultural soils and the impact of manure application.

MingyueLuo,DelphineJennyVandeputte,SybrienLievens,GuanleiLi,YiqiSu,MarijkeHuysmans,MarcElskens,WillyBaeyens,YueGao

DOI: 10.1016/j.jhazmat.2025.13838

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.138386