（供稿 王欣）近日，环境生态学一区刊物Critical Reviews in Environmental Science and Technology（CREST，IF=11.4）2025年第1期第1篇文章正式刊出我院王欣教授团队最新研究成果《Toward safe rice production in As-Cd co-contaminated paddy soils: Biogeochemical mechanisms and remediation strategies》迈向砷镉复合污染稻田土壤的安全生产——生物地球化学机制与修复策略。

砷（As）和镉（Cd）是在稻田土壤中存在最广泛的两种典型重金属污染物，由于两个元素在生物地球化学方面的差异使得对其在稻田土壤中的复合污染治理变得复杂。本文从以下三个方面对该领域进行了综述：（1）整合目前对稻田土壤中砷和镉生物地球化学行为的理解，并分析稻田环境中的最新控制机制；（2）探索砷和镉复合污染稻田土壤安全生产的最新原位策略；（3）确定砷和镉复合污染稻田土壤原位修复相关的挑战，并对这一广泛存在的环境问题的修复技术未来发展提供展望。

具体而言，稻田中砷镉的生物地球化学行为在淹排水差异大且复杂（图1）。在淹水的稻田土壤中，铁氧化物或铁氢氧化物和硫酸盐的还原转化是影响砷和镉行为的关键因素。与镉不同的是，淹水条件下微生物活动还深刻参与砷的还原、甲基化和巯基化过程，导致砷在土壤中的形态更加复杂。当稻田排水时，氧气的侵入使砷和镉的氧化还原价态和化学形态迅速发生逆转，这一过程中存在关键的自由基作用和伏安作用（图1）。

在实际的田间修复中，单一技术往往难以确保绝对安全和高效。综合运用多种措施，如选择特定水稻品种、施加改良剂和采用农艺措施等，可以产生协同效应，更好地保障水稻安全生产。从生命周期的角度来看，基于区域化长期田间修复实践的综合土壤和作物管理框架是值得推荐的（图2）。该框架包括在水稻种植前选择低砷/镉积累品种和土壤调理，在水稻生长过程中进行分段水分管理和肥料调节，在收获后进行高砷富集残体移除、有益元素循环和作物轮作等环节。在田间实际操作中，策略的选择与当地的财政支持和土壤污染状况密切相关。例如，在土壤镉含量≤1.5 mg/kg的情况下，使用特定的杂交水稻品种可以节省针对镉吸收减少措施的成本，同时也有助于缓解砷的污染。对于污染更为严重的土壤，则需要协同应用多级策略，以维持粮食安全生产（图2）。

王欣教授带领团队长期致力于重金属生物地球化学、重金属污染土壤的清洁修复、安全利用和固碳提质研究。该论文在总结最新研究成果的基础上，也高度凝练了本团队的前期重要成果，例如固碳减污协同路径、原位清洁提取等。

我院2022级博士生杨京民为该文第一作者，王欣教授为第一通讯作者，浙江大学管冬兴副教授为共同通讯作者，合作单位还有湖南省农业环境生态研究所与湖南师范大学生命科学学院。该项工作得到了国家自然科学基金委、湖南省发育生物学与育种重点研发项目、湖南省研究生科研创新项目以及湖南省高等学校科技创新团队的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1080/10643389.2024.2373949

图1 淹水和排水条件下稻田土壤中砷和镉的关键生物地球化学过程

图2 砷镉复合污染稻田安全生产策略

初审： 杨   文

编辑： 周   亮

终审： 饶志国