铅锌矿区农业土壤中铊的生物有效性及动态补给机制：基于DGT-DIFS模型的原位研究

针对铅锌矿区土壤铊(Tl)污染引发的生态与食品安全问题，研究人员采用DGT-DIFS模型结合BCR连续提取等技术，揭示了Tl在土壤中的高生物有效性（DGT测值0.03-1.71 μg/L）及快速动态补给特征（Tc=15.9 s），发现锰氧化物通过双重作用（间接系数0.37）调控Tl迁移，为矿区污染治理提供新思路。

　　

铊(Tl)作为比汞(Hg)、镉(Cd)和铅(Pb)毒性更强的重金属，因其与钾(K)的离子半径相似性（Tl⁺ 1.76 ? vs K⁺ 1.60 ?），可通过生物系统蓄积引发胃溃疡、脱发甚至死亡（成人致死剂量仅8-12 mg/kg）。全球铅锌矿区频发Tl污染事件，如波兰土壤Tl浓度高达51 mg/kg，而中国西南川滇铅锌矿带作为重要产区，其农业土壤污染机制尚未明晰。传统检测方法难以捕捉根-土界面动态过程，亟需原位技术揭示Tl的环境行为。

四川大学的研究团队在《Environmental Pollution》发表研究，通过Diffusive Gradients in Thin-films（动态梯度薄膜技术，DGT）与DGT-Induced Fluxes in Soils（DIFS）模型联用，结合透射电镜-能谱（TEM-EDS）和路径分析，首次系统解析了铅锌矿周边土壤Tl的迁移规律。研究采集29份矿区土壤样本（采矿、选矿、尾矿及冶炼区），发现59%样本超过国际阈值（1 mg/kg），Tl富集于200 nm颗粒；DGT原位检测显示有效态Tl浓度达1.71 μg/L（冶炼区最高），DIFS模型证实固体相Tl补给迅速（响应时间T_c=15.9秒）。路径分析指出土壤总Tl含量（直接路径系数0.49）和阳离子交换容量（CEC，系数-0.33）是主要控制因子，而锰氧化物通过促进Tl释放间接提升生物有效性（间接效应0.37）。

关键技术包括：1）DGT原位捕获土壤溶液Tl；2）DIFS模型量化固-液界面动力学参数；3）BCR连续提取法划分Tl形态；4）TEM-EDS表征纳米级Tl分布；5）主成分与路径分析解析驱动因素。

主要结果：

1. 总Tl分布特征：93%样本超出中国背景值（0.58 mg/kg），冶炼区弱酸提取态Tl占比达22.2%，TEM显示Tl吸附于铁锰氧化物表面。
2. 生物有效性机制：DGT有效态浓度与植物吸收显著相关，DIFS参数R值（1.12-2.08）表明持续补给能力，冶炼区K_d（分配系数）最低反映高迁移性。
3. 控制因素：路径分析揭示CEC通过抑制Tl解吸降低有效性，而锰氧化物虽促进固定，但其还原溶解会二次释放Tl。

结论强调：铅锌矿活动导致Tl在土壤中呈现"高总量-快补给-强生物有效性"特征，锰氧化物的"双刃剑"效应（固定与释放并存）为修复技术提供新靶点。该研究为DGT-DIFS在重金属风险评估中的应用树立范式，对制定矿区土壤安全阈值具有指导意义。