二次元相関分光法とシンクロトロン放射線ベースの分光環鏡を使用して、土壌中のCDと官能基との相互作用と結合部位の調査

環境内の分布、反応、運命を予測するためには、土壌での重金属がどのように結合して相互作用するかを理解することが不可欠です。ここでは、土壌の官能基への重金属結合を識別するために、2次元相関分光法（2D COS）とシンクロトロン放射線ベースの分光筋鏡検査を組み合わせた新しい戦略を提案します。結果は、長期（23歳）の有機施肥治療が、受精および化学施肥処理と比較して土壌にCDの蓄積を引き起こしたが、小麦のCD濃度を大幅に減少させる（P <0.05）ことを示したが粒。2D COS分析は、CD結合を制御する土壌官能基が受精治療によって修正され、有機施肥土壌における重金属の生物学的利用能の低下に影響を与えることを実証しました。さらに、相関微小X線蛍光分光顕微鏡、電子プローブマイクロアナリーザーマッピング、およびシンクロトロン放射ベースのFTIR分光顕微鏡分析により、CD、ミネラル、および有機官能基が、土壌コロイドのミクロスケールに異種分布していることが示されました。有機群ではなく、鉱物のみがCDで同様の分布パターンを持っていました。一緒に、この戦略は、土壌中の重金属、鉱物、有機成分の間の相互作用と結合部位を探求する可能性があります。

Understanding how heavy metals bind and interact in soils is essential for predicting their distributions, reactions and fates in the environment. Here we propose a novel strategy, i.e., combining two-dimensional correlation spectroscopy (2D COS) and synchrotron radiation based spectromicroscopies, for identifying heavy metal binding to functional groups in soils. The results showed that although long-term (23 yrs) organic fertilization treatment caused the accumulation of Cd (over 3 times) in soils when compared to no fertilization and chemical fertilization treatments, it significantly (p<0.05) reduced the Cd concentration in wheat grain. The 2D COS analyses demonstrated that soil functional groups controlling Cd binding were modified by fertilization treatments, providing implications for the reduced bioavailability of heavy metals in organic fertilized soils. Furthermore, correlative micro X-ray fluorescence spectromicroscopy, electron probe micro-analyzer mapping, and synchrotron-radiation-based FTIR spectromicroscopy analysis showed that Cd, minerals, and organic functional groups were heterogeneously distributed at the micro-scale in soil colloids. Only minerals, rather than organic groups, had a similar distribution pattern with Cd. Together, this strategy has a potential to explore the interactions and binding sites among heavy metals, minerals and organic components in soil.