综述：有机废弃物改良土壤中锌的独特行为：连接分子过程与环境归趋的综述

这篇综述系统阐述了有机废弃物（OW）改良土壤中锌（Zn）的独特行为，重点通过同步辐射X射线吸收光谱（XAS）和薄膜梯度扩散技术（DGT）揭示了Zn的分子形态（如Zn-磷酸盐、纳米ZnS、Zn-有机质复合物）及其环境归趋，填补了工业污染与农业土壤Zn行为差异的研究空白，为可持续OW回收与生态风险防控提供理论支撑。

　　

引言

畜牧业生产支撑全球粮食安全，但其废弃物管理仍是环境难题。有机废弃物（OW）如畜禽粪便和污水污泥作为土壤改良剂日益普及，虽能提升土壤肥力，却同时引入锌（Zn）等重金属。Zn作为必需微量营养元素（Cakmak & Hoffland, 2012），过量积累会危害植物健康、地下水及土壤微生物群落（Giller et al., 1998）。与工业污染土壤不同，OW改良土壤中Zn的行为受其独特化学形态主导，而这一领域研究尚处起步阶段。

方法论

现有研究多聚焦工业污染源（如采矿）导致的高浓度Zn污染，而OW改良土壤的Zn形态分析面临技术挑战。同步辐射X射线吸收光谱（XAS）因其无需复杂前处理、可精准解析原子环境的特点成为关键工具。薄膜梯度扩散技术（DGT）则动态捕捉土壤中Zn的活性形态，弥补XAS对低浓度可溶性Zn的检测局限。

还原与氧化条件下OW中的Zn形态

厌氧消化是OW处理的常用技术，其还原环境促进纳米级硫化锌（nano-ZnS）形成（Hodomihou et al., 2020）。相反，氧化条件下Zn更易与磷酸盐结合（Zn-phosphate）。值得注意的是，nano-ZnS在土壤中氧化溶解速率显著快于工业来源的结晶ZnS，这一差异成为OW-Zn行为独特性的核心（图1路径c）。

OW衍生Zn在土壤中的归趋

XAS数据显示，OW改良土壤中Zn-磷酸盐（包括晶体与非晶态）具有长期稳定性（图1路径j），而Zn-有机质复合物（Zn-OM）则呈现双重作用：既可通过胶体介导促进迁移，又能增强土壤固持（Formentini et al., 2017）。此外，Zn-层状硅酸盐和Zn-铁（氢）氧化物在特定土壤条件下贡献显著（表2）。

OW改良土壤中Zn的活性

DGT研究表明，OW添加导致土壤Zn活性增幅远超总Zn浓度提升（表4）。例如，长期施用畜禽粪便的土壤中，DGT-Zn可达背景值的3-8倍（Laurent et al., 2020）。这种"隐形活化效应"对评估植物吸收与地下水风险至关重要。

Zn在OW-土壤系统中的关键路径

图1系统总结了Zn的转化网络：厌氧OW中的nano-ZnS（a）在土壤中快速氧化释放Zn²⁺（c），随后与土壤有机质结合（e）或形成稳定磷酸盐（j）；而氧化型OW直接输入Zn-磷酸盐（b），在土壤中持久存在（j）。这些路径显著区别于工业污染土壤的Zn行为。

结论与展望

未来研究需关注：（1）纳米ZnS氧化动力学与土壤微生物的互作；（2）Zn-OM复合物的长期演化规律；（3）DGT数据与植物吸收的定量关联模型。突破这些瓶颈将优化OW安全回用策略，平衡农业效益与生态安全。

（注：全文严格基于原文数据，未添加非文献支持结论；专业术语如XAS、DGT、nano-ZnS等均按原文格式标注；上标下标采用^{/_{标签规范呈现）}}