微米级稻草胶体及其与可溶性有机物、营养物质、重金属及新兴污染物的潜在相互作用

《Paddy and Water Environment》：Microsized rice straw colloids and their potential interactions with soluble organic matter, nutrients, heavy metals, and emerging pollutants

稻壳微颗粒（mSPs）在水稻生态系统中的胶体特性及环境因素影响研究。采用激光动态光散射与试管法，分析mSPs（有机质/二氧化硅复合结构，带负电）在不同有机物（腐殖酸）、营养离子、重金属及化妆品成分（如PolyDADMAC）存在下的电荷行为与稳定性。结果表明：mSPs通过吸附作用影响环境物质迁移，其表面电荷和胶体稳定性受高电荷物质显著调控，并与土壤胶体（如黏土）形成分散体系，提示需考虑季节性动态效应。

　　

摘要

在稻田生态系统中，作物残余物的周期性循环利用以及随后的生物降解和物理化学分解可能会暂时产生大量秸秆胶体——这些是非常细小且带电的颗粒。然而，关于这些胶体的命运以及它们对土壤胶体系统的影响程度（尤其是在养分和污染物迁移方面）知之甚少。为填补这一知识空白，研究人员采用了激光动态光散射技术结合试管实验方法，同时监测了从工程化秸秆粉末中提取的微米级秸秆颗粒（mSPs）的电泳和胶体性质。实验在含有和不含有可溶性有机化合物（醋酸、草酸、柠檬酸、腐殖酸）、营养离子（NH₄⁺、NO₃^?、K⁺、PO₄^3?、Ca²⁺、Mg²⁺）、重金属离子（Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺、Fe²⁺、Cr⁶⁺、As⁵⁺）、抗生素（土霉素、环丙沙星、磺胺吡啶）以及化妆品成分（PolyDADMAC、PC11）的情况下进行。结果表明，mSPs是由有机物与二氧化硅相交织而成的天然复合材料，通常带有负电荷。在水环境中，mSPs作为胶体能够吸附多种外部物质；然而，它们的表面电荷和胶体稳定性受到高电荷化合物（尤其是腐殖酸和PolyDADMAC）的显著影响。值得注意的是，mSPs与土壤胶体（如粘土）之间的相互作用表明，mSPs可以起到分散剂的作用。这些发现强调了mSPs影响土壤胶体迁移的潜力，并突出了在田间条件下考虑其季节性效应的必要性。