环植所在土壤DOM与有机污染物络合行为方面取得新进展
作者：吴东明
来源：环境与植物保护研究所
日期：2022-08-19
中国热科院环植所农业环境研究团队在稻田利用方式转变对其土壤溶解性有机质（DOM）与有机污染物络合行为影响研究方面取得新进展，并从化学多样性视角揭示其作用机制。
DOM的络合行为是影响有机污染物毒性、生物有效性、移动性的重要因素之一。然而，过去对稻田利用方式的转变大多关注其农学效应、生态效应，少有关注其对土壤DOM络合行为的影响，这使得稻田土壤有机污染风险评价方面存在重要知识缺口。同时，对于DOM络合行为，过去大多仅以重金属、非极性有机污染物为靶标，少有关注极性有机污染物，这与农田常用农药大多为极性化合物的事实不符。因此，考虑到二甲四氯(MCPA，一种全球大量使用的除草剂)是稻田典型有机污染物，且具有显著极性结构。本研究以MCPA为模式物，考察土地利用转变对稻田土壤DOM与极性有机污染物络合行为的影响及机理。
稻田土地利用方式转变对"土壤DOM-MCPA"络合行为的影响及机制
研究结果表明，稻田转变为菜地、稻菜轮作、撂荒地后，菜地和稻-菜轮作地DOM对MCPA的络合能力最强，稻田和撂荒地DOM络合活性较低。其化学机理是：MCPA在DOM的络合位点是微生物源腐殖质；“DOM-MCPA”络合体形成主要通过极性基团的配体交换/氢键和芳香骨架疏水作用的静态结合共同实现。因此，菜地和稻-菜轮作地DOM含有更多芳香族大分子/脂肪族烷烃和一定量的氨基，络合优先发生于芳香C=C、酰胺C=N。相反，稻田和撂荒地DOM富含低分子、亲水性碳水化合物或类蛋白质，其络合优先发生于氨基、多糖C-O和脂肪族C-H。鉴于MCPA的主要络合位点为醌基，认为MCPA在菜地和稻-菜轮作土壤的强络合将有助于其在土壤中的共吸附、还原脱氯、生态毒性降低。与其他研究不同，本研究从化学多样性的新视角揭示了“DOM-MCPA”络合的构-效关系和分子机制，不但适用于稻田土壤的有机污染物风险评价，对其他土壤也具有一定启示作用，具有广泛的理论价值。
相关研究结果以“Molecular linkages between chemodiversity and MCPA complexation behavior of dissolved organic matter in paddy soil: Effects of land conversion”为题发表于环境科学权威期刊《Environmental Pollution》（JCR一区，TOP期刊，IF=9.988）。中国热科院环植所吴东明助理研究员为论文第一作者，武春媛研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、海南省自然科学基金等项目的资助及儋州热带农业生态系统野外观测研究站、农业农村部热区绿色低碳重点实验室等平台的支持。
