記者22日從農業農村部環境保護科研監測所獲悉，該所重金屬生態毒理與污染修復創新團隊在國際期刊《生物炭》發表研究，首次系統揭示蝦殼生物炭在好氧條件下對酸性和堿性土壤中砷遷移轉化的“雙向調控”機制，為精準治理砷污染土壤提供了新路徑。
砷因強毒性與致癌性，已成為農田環境治理的難題。生物炭雖因高效環保特性被廣泛用于土壤修復，但其在好氧環境中對砷行為的影響機制長期不明。該團隊研究發現：蝦殼生物炭在酸性和堿性土壤中竟展現出截然相反的效應——酸性土壤中顯著活化砷遷移，堿性土壤則會強力促進砷固定。
論文通訊作者、農業農村部產地環境污染防控重點實驗室副主任孫約兵介紹，深入機制解析表明，在酸性環境中，蝦殼生物炭通過雙重路徑加劇砷風險：增強土壤溶解性有機質腐殖化程度，促進砷釋放；激活土壤微生物的膜運輸、信號運輸功能，顯著提升砷還原基因和外排基因豐度，形成“生物活化”鏈式反應。
生物炭對酸、堿性土壤砷作用機制。農業農村部環境保護科研監測所供圖
而在堿性土壤中，蝦殼生物炭則化身“砷捕手”，通過提供豐富結合位點，將砷牢固鈍化于土壤固相，有效阻斷其遷移路徑。定量數據顯示，酸性土壤中砷遷移率因生物炭添加提升21%—31%，堿性土壤中砷鈍化率則提高19%—24%，印證了“雙向調控”的科學性與普適性。
該研究首次闡明生物炭介導的土壤砷轉化微生物分子機制，破解了環境條件制約修復效果的共性難題。“這一發現顛覆了生物炭單一修復功能的傳統認知。”孫約兵指出，“該成果為生物炭在砷污染土壤修復中的差異化精準應用奠定了理論基礎。在實踐中需嚴格依據土壤酸堿屬性‘對癥下藥’，酸性土壤應審慎評估生物炭使用，堿性土壤則可充分發揮其穩定化優勢。作為廢棄蝦殼資源化利用與土壤修復的交叉創新，該技術兼具環保性與經濟性，為我國砷污染風險管控提供了自主可控的新方案。”
