原位高分辨率研究水稻根际砷锑化学形态与生物有效性

Arsenic (As) and Antimony (Sb) are considered to be toxic elements for both ecosystems and human health. Rice is an important exposure pathway of As and Sb for human. It is essential to investigate the chemical speciation and bioavailability of As and Sb in the rhizosphere of rice. But until now the investigation of rhizosphere mostly uses ex-situ methodology, resulting in many unexpected changes in chemical speciation and therefore bioavailability. In this case, development of in-situ methods is necessary. In this proposal a new in-situ method (DORS) will be developed based on Diffusive Gradients in Thin-films (DGT), planar optode, and rhizosphere box, which can analyse the As and Sb speciation at the same time and display the distribution of As, Sb, O2 and pH at high resolution. Effect of different factors, such as, O2, iron-plaque, water management, concentration level of As and Sb, and different soil parameters on the speciation and bioavailability of As and Sb in the rice rhizosphere and its mechanism will be studied. This kind of research can help us to understand mechanisms of pollution control of As and Sb.

工业化导致农田砷锑污染日趋严重，对农产品安全和人体健康构成严重威胁。食用大米已经成为砷锑重要的暴露途径，因此研究水稻根际的砷锑化学形态与生物有效性是土壤砷锑污染控制与阻控砷锑从土壤向作物转移的重要基础。但是目前对于根际的研究主要还是采取非原位研究的手段，这就可能对研究结果造成偏差。本项目拟以根际土壤砷锑为研究对象，发展一种能够同步测定砷锑不同形态以及含氧量和pH的新型高分辨根际原位研究系统（DORS），研究水稻泌氧能力、铁膜、水分管理、土壤污染程度以及不同土壤性质对根际砷锑的形态与转化、生物有效性等化学行为的影响，探明根际砷锑的微界面化学反应机制，为我国土壤砷锑污染控制以及提高水稻安全性提供理论依据，具有社会意义和科学价值。

工矿业的发展导致农田砷锑污染，严重威胁农产品安全和人体健康。食用大米已经成为砷锑重要的暴露途径，因此研究水稻根际的砷锑化学形态与生物有效性是土壤砷锑污染控制与阻控砷锑从土壤向作物转移的重要基础。当前对于根际的研究主要还是采取非原位研究的手段，而异位研究难以有效避免砷锑形态变化。本项目以根际土壤砷锑为研究对象，开发了能够原位测定三价砷和三价锑的DGT技术、以及测量含氧量和pH的平板光极技术，并耦合DGT技术与平板光极技术开发出了新型高分辨根际原位研究系统（DORS），采用此系统研究了水稻泌氧能力、水分管理、土壤污染程度对根际砷锑的形态与转化、生物有效性等化学行为的影响，探明了根际砷锑的微界面化学反应机制，为土壤砷锑污染控制与阻控砷锑从土壤向作物的转移提供理论依据。