《Journal of Hazardous Materials》：Contrasting roles of soil aggregates in decoupling solid-phase available As from water-phase risk under microplastic disturbance
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•识别了土壤团聚体在水相砷风险中的差异性作用•大团聚体控制早期砷释放，而小团聚体维持晚期暴露•微塑料使固相可提取砷与孔隙水和淋溶液砷解耦•淋溶放大了潜在迁移性与实际导出风险之间的差异•在微塑料扰动下，静态固相指标可能无法准确表征实际砷风险引言砷是农业土壤中一种关键的类金属污染
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识别了土壤团聚体在水相砷风险中的差异性作用
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大团聚体控制早期砷释放，而小团聚体维持晚期暴露
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微塑料使固相可提取砷与孔隙水和淋溶液砷解耦
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淋溶放大了潜在迁移性与实际导出风险之间的差异
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在微塑料扰动下，静态固相指标可能无法准确表征实际砷风险
引言
砷是农业土壤中一种关键的类金属污染物，其环境危害与其从土壤固相迁移至生物暴露和水体暴露途径的能力密切相关 [1], [2]。砷总浓度和固相赋存形态因其能提供关于污染物丰度、滞留和潜在可利用性的实用信息而被广泛用于砷风险评估 [3]。然而，砷总浓度仅反映污染物丰度而无法区分活性库，固相赋存形态则表征的是滞留状态而非固-水界面的实际迁移过程 [4]。当具有潜在迁移性的砷进入孔隙水并在淋溶条件下被运移时，这种区分尤为重要 [5]。在农业土壤中，砷风险不仅受固相可利用库的控制，还受其与孔隙水积累和淋溶液导出的关联影响。这些固相指标在日常评估中仍然有价值，但需要补充基于过程的测量来确定具有潜在迁移性的砷如何进入孔隙水，并在水文驱动下被导出。
土壤是一种异质性介质，由不同粒级的团聚体组成 [6]。这些团聚体构成基本结构单元，并形成污染物可以积累、转化和释放的微观域 [7]。对于铜、镉、铅和锌等阳离子金属，团聚体粒径通常调控其赋存形态和生物有效性，由于较大比表面积和更多反应位点，细粒级表现出优先富集 [8]。然而，砷与这些金属不同，主要以氧化还原敏感的含氧阴离子形式存在。因此，其滞留、释放和再分布更受团聚体尺度氧化还原条件和矿物异质性的控制，而非仅取决于粒径 [9]。与此复杂性一致，既往研究报道了分歧性模式，包括细粒级中较高的砷浓度和大团聚体中较高比例的特异性砷形态 [7], [10]。因此，仅描述砷在团聚体粒级间的静态分布不足以解释团聚体结构如何影响砷迁移性和环境风险。
微塑料日益被认为是农业土壤中的新兴污染物，农业塑料残留是其持续输入和累积的驱动力 [11], [12]。聚氯乙烯因其广泛的农业用途、高添加剂含量以及碎裂为持久性微塑料和纳米塑料而值得特别关注 [13]。一旦进入土壤，微塑料可作为共存污染物的吸附剂并改变理化及生物条件，从而重塑土壤微环境和污染物行为 [14], [15]。然而，其对类金属行为的影响仍不一致，一些研究报道了迁移性增强或植物吸收增加，而其他研究则报告了可利用性降低或固-液分配改变 [16]。类似的分歧也在砷相关研究中被报道，但大多数研究仍聚焦于土壤总体、静态可利用性评估或水相吸附过程 [17]。因此，聚氯乙烯微塑料是否改变团聚体尺度砷分配以及是否破坏固相可利用性与水相释放之间的关系仍不清楚。
在田间条件下，降雨入渗可通过孔隙水运移和淋溶损失将土壤砷的潜在迁移性转化为实际导出风险 [18]。因此，仅凭固相提取和吸附试验无法确定从土壤基质释放的砷是滞留在孔隙水中还是随渗流水导出 [19]。降雨驱动的淋溶并非简单的单步释放过程，而是受质量传递、固-液分配和土壤结构异质性控制的动态过程 [20]。与批次提取或吸附试验相比，土壤柱淋溶试验更能模拟降雨入渗过程，并允许顺序追踪砷从固相库向孔隙水和淋溶液的迁移过程 [20]。然而，在微塑料扰动下，团聚体尺度异质性如何调控从潜在砷迁移性到实际淋溶导出的转变仍不清楚。
尽管微塑料对砷行为影响的研究日益受到关注，但控制砷从固相可利用库向孔隙水和淋溶液迁移的团聚体尺度过程仍知之甚少 [21]。特别是，聚氯乙烯微塑料是否解耦固相可提取砷的表观稳定化与水相实际风险，以及这种解耦在不同团聚体粒级间如何存在差异仍不清楚。为弥补这一空白，本研究将团聚体分级与柱淋溶试验相结合，追踪在聚氯乙烯微塑料扰动和外源砷污染条件下砷在土壤总体、大团聚体和小团聚体间的迁移过程。具体而言，本研究旨在确定（1）团聚体粒级在砷可利用性和赋存形态上的差异，（2）聚氯乙烯微塑料如何改变砷从固相可利用库向孔隙水和淋溶液的迁移过程，以及（3）团聚体异质性和氧化还原微环境如何调控从潜在砷迁移性到实际导出风险的转变。本研究为评估农业土壤中微塑料-砷复合污染提供了团聚体尺度过程基础。
章节摘要
土壤团聚体和微塑料的制备
2024年，在中国中部武汉市江夏区农业用地采集表层土壤（0-20 cm）。该地区属湿润亚热带季风气候（Cwa），年均降水量为1,265.5 mm。根据中国土壤分类系统，采样土壤被划分为黄棕壤，质地为粉壤。去除可见石块和植物残体后，样品经风干、混匀并通过2 mm筛。土壤呈微碱性（pH 7.5）
微塑料输入的团聚体依赖性响应
在120天培养-淋溶试验期间，土壤理化性质、氧化还原条件和酶活性表现出明显的团聚体依赖性模式，并对微塑料呈差异响应（图1，图2，表1及表S2）。在CK处理下，小团聚体的有机质含量最高（10.78 g kg?1），高于大团聚体（7.49 g kg?1）和土壤总体（8.84 g kg?1）（表1）。微塑料输入使土壤总体和大团聚体的有机质含量分别增加6.3%和15.2%，但对小团聚体仅产生微弱影响（+0.7%）。相比之下，有效磷含量下降
讨论
本研究的关键进展在于认识到土壤团聚体作为异质性运移单元，在聚氯乙烯微塑料扰动下调控砷迁移性如何随相态和时间不同而表现。大团聚体主导了初始水相释放，而小团聚体维持了较高的晚期孔隙水和淋溶液砷含量，表明二者在早期通量产生和持续暴露中发挥不同作用。聚氯乙烯微塑料并未简单地增强或抑制砷迁移，而是重塑了相态分配
结论
土壤团聚体不仅仅是物理粒级，在砷从潜在迁移性到实际导出风险的转化过程中发挥差异性作用：大团聚体主导初始释放通量，而小团聚体维持晚期暴露。在添加砷条件下，聚氯乙烯微塑料不改变这种粒级依赖性的角色分工，但解耦了固相表观稳定化与水相砷风险，使固相可提取砷降低的同时伴随孔隙水和淋溶液砷含量升高。这
作者贡献声明
晶晶：写作 – 审阅与编辑。袁胜武：写作 – 审阅与编辑。万鑫：写作 – 初稿撰写、可视化、软件、方法论、调查、形式化分析、数据管理。叶露萍：写作 – 审阅与编辑。万文杰：写作 – 审阅与编辑。李志刚：写作 – 审阅与编辑。刘怡：写作 – 审阅与编辑、资源、经费获取。陈松灿：写作 – 审阅与编辑。陈鹏：写作 – 审阅与编辑、可视化、监督，
利益冲突声明
作者声明不存在已知可能影响本文工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究由国家自然科学基金（42477044、32271726、42107048）和湖北省科学技术计划项目（2025AFD451）提供资助。
研究意义声明
砷和微塑料是农业土壤中共同存在的有害污染物，然而当前基于砷总浓度或静态固相赋存形态的风险评估可能忽略了土壤结合态砷转化为水相暴露风险的路径。本研究揭示了土壤团聚化是关键的
万鑫|袁胜武|晶晶|叶露萍|李志刚|万文杰|王一飞|陈鹏|陈松灿|刘怡
