研究背景：

土壤-植物体系中的铬(Cr)主要以三价铬和六价铬两种价态存在，其中Cr(VI)（六价铬）毒性远远大于Cr(III)（三价铬）。外源Cr(VI)进入土壤后，一部分还原为Cr(III)，同时游离态Cr(VI)和Cr(III)均可以被土壤吸附、固定（即老化），从而降低了其有效性。由于老化和还原过程是同时发生的，目前的研究仍未能区分两种反应对Cr(VI)植物毒性降低的贡献。因为Cr(VI)、Cr(III)在土壤中的老化与还原直接影响了植物受到铬危害的程度，所以广东省生态环境技术研究所刘同旭研究员团队建立了一个动力学模型，用于研究Cr(VI)进入土壤系统后的动力学转化过程。

研究内容：

采用外源添加Cr(VI)到土壤中，0-105天分时段取样，测定提取态Cr(VI)、Cr(III)含量变化。后期利用该土壤进行小麦相对根伸长实验，加以验证其植物毒害水平。根据不同时间EDTA (pH=7)提取态Cr(VI)、Cr(III)的含量，建立一个老化还原的动力学模型。模型拟合后可以计算不同土壤中Cr(VI)、Cr(III)老化的速率以及Cr(VI)还原速率（如表1所示）。

表1土壤中提取态Cr(VI)还原与老化的反应过程

研究结果表明湖南水稻土中Cr(VI)的老化和还原速率快于山东潮土，而Cr(III)在潮土中老化速率较快(如图1所示)。根伸长试验结果表明，水稻土的相对根伸长为66.7%，潮土的相对根伸长为3.6%，说明水稻土中Cr(VI)的植物毒性明显减轻，而在潮土中植物毒害较大。

图1水稻土(a)和潮土(b)中提取态Cr(VI)和Cr(III)的含量

结果讨论

供试土壤性质如表2所示。两种土壤老化还原速率差异较大是因为铬的形态转化受pH、有机质、比表面积、非晶质铁氧化物等土壤性质的共同作用。土壤中非晶质铁氧化物含量越高，比表面积越大，Cr(VI)吸附更快，老化速率较快。有机质可以作为还原剂促进Cr(VI)还原成Cr(III),在pH近中性时(pH 6~7)，还原作用也较强。Cr(III)老化速率主要受pH影响，在高pH值下Cr(III)易吸附、沉淀。

文章来源

Yang Yang, Yemian Peng, Zesheng Yang, Pengfei Cheng, Fangbai Li, Meng Wang,Tongxu Liu*. (2018). The Kinetics of Aging and Reducing Processes of Cr(VI) in Two Soils.Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology.

https://link.springer.com/article/10.1007/s00128-019-02585-2