基于被动采样技术的砷有效性和界面过程研究:进展与展望

全球诸多区域均发现由于人类活动或者地质因素造成的砷污染问题,严重威胁区域生态安全和人体健康。对大尺度下砷风险有效控制,需要准确评价砷在不同介质间的界面行为。砷的迁移转化受到化学和微生物调控,从而在土水和根际等典型环境界面上,具有在毫微米尺度下形态变化剧烈的特点。传统的以破坏性取样加实验室分析为主的主动采样技术难以胜任对界面过程的研究。近年来,以薄膜扩散梯度(DGT)、薄膜扩散平衡(DET)、原位反复孔隙水采样(IPI)和平衡式孔隙水采样(Peeper)为代表的新兴被动采样技术在土壤环境界面过程研究中显示出了巨大优势。上述被动采样技术已用于原位检测水体或土壤间隙水中砷的总量和形态特征及其一维分布信息。其中,DGT测定的土壤中砷浓度与植物体内砷含量的相关性较好,可用于砷的植物有效性评估。利用上述被动采样器研究水-土-生界面处砷的二维时空分布特征,是近几年的一个重要趋势。DGT可用于表征砷在土-水界面和植物根际的二维亚毫米高分辨分布特征,在砷空间分布研究上具有巨大优势。而IPI可低扰动反复采样,是少数可用于砷形态动态分布研究的工具。以上研究从微观尺度阐述砷的生物地球化学行为。最后对今后的研究方向进行了展望。