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文章介绍：

土壤球囊霉素相关蛋白（GRSP）在土壤中广泛存在，80％以上的陆地植物可以通过菌根共生体形成GRSP。GRSP对土壤碳汇贡献显著，占到土壤有机碳的25%以上。近年来，GRSP作为一种土壤团聚体的强力粘结剂被广泛研究，GRSP也被认为对土壤中有毒金属元素的稳定化具有重要作用。但目前关于GRSP对土壤重金属的分子形态及空间分布特征影响鲜有报道，由此引起的重金属在植物-土壤体系中迁移转化的过程机制也尚不明确。

我们在陕西典型铅锌矿区开展了重金属污染土壤的植物修复长期定位试验，分析了重金属及GRSP在不同粒径土壤团聚体中的分布特征，通过偏最小二乘路径建模明确了GRSP等多项土壤理化性质对重金属生物有效性的贡献，利用自动电位滴定及 NICA-Donnan模型探讨了多种植物修复措施对GRSP表面重金属吸附位点的影响，最后结合同步辐射X射线吸收精细结构（XAFS）光谱及微区荧光图谱（μ-XRF）揭示了重金属离子在土壤颗粒表面的空间分布特征及分子形态，最终阐明了GRSP对重金属在土壤-植物系统中的迁移和转化的影响过程与机制

图1 GRSP对重金属在土壤-植物体系中迁移转化的影响过程与机制

结果表明：植物修复过程中，土壤中的重金属在GRSP作用下更容易富集在大颗粒团聚体中，从而更加稳定。GRSP含量和团聚体稳定性对降低重金属在土壤-植物体系中的迁移风险起到关键性作用，其贡献率分别达到61.5%和52.8%。GRSP也可以通过增加团聚体的粒径尺寸和水稳性从而间接抑制重金属的生物有效性。植物修复处理后，GRSP表面的活性位点密度增加，促进其与重金属离子络合形成稳定的内圈络合物，进而使重金属的分子形态和空间分布发生明显改变，土壤重金属更倾向与GRSP表面的含硫基团结合，从而固定重金属，减少植物对重金属的吸收。

图2 植物修复前后土壤颗粒中重金属的分子形态及空间分布特征：（a）微区荧光图谱（μ-XRF）定量化土壤颗粒中Zn，Pb，Fe，Ca，Si和S等元素的分布；（b）土壤样品热点区域XANES吸收光谱及LCF线性拟合；（c）土壤颗粒中不同分子形态重金属的分布比例。

该研究结合宏观及微观技术手段，揭示了GRSP在土壤重金属生物有效形态转化中的关键作用，为植物-土壤体系中有毒有害金属的环境风险调控提供了重要理论依据；也为绿色、高效的植物修复材料的选择提供了借鉴。

相关结果已于近期发表在国际著名学术期刊Journal of Hazardous Materials，该研究得到国家自然科学基金（41977023）等项目资助。