砷（As）和銻（Sb）作為優(yōu)先控制環(huán)境污染物，具有較強(qiáng)的生物毒性。湖南錫礦山有“世界銻都”之稱，Sb礦的大量開展導(dǎo)致礦區(qū)周邊土壤As和Sb污染嚴(yán)重。該區(qū)域的污染調(diào)查研究較多，但大多數(shù)研究關(guān)注礦區(qū)土壤-作物體系中As和Sb的總量，而作為當(dāng)?shù)鼐用裰魇车?a href='http://m.unionsn.com/tag_1739.html' class='zdbq' title='水稻相關(guān)食品資訊' target='_blank'>水稻，As和Sb在其籽粒中的形態(tài)及分布鮮有關(guān)注。中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所周東美團(tuán)隊(duì)研究員王玉軍等結(jié)合原位同步輻射技術(shù)（μ-XRF、μ-XANES）、激光剝蝕等離子體質(zhì)譜（LA-ICP-MS）等手段，初步揭示了礦區(qū)周邊水稻籽粒中As和Sb的形態(tài)及分布規(guī)律。
研究發(fā)現(xiàn)盡管當(dāng)?shù)氐咎锿寥乐蠸b的濃度普遍高于As，但是水稻植株及籽粒中As的濃度要大于Sb。砷銻在水稻各部分中濃度由大到小依次為根、莖、谷殼、籽粒（糙米）。HPLC-ICP-MS結(jié)果顯示二甲基胂（DMA）是籽粒中As的主要形態(tài)；μ-XRF微區(qū)成像顯示，As主要集中分布在谷殼、糠和胚中，在胚乳中也有均勻分布；利用μ-XANES技術(shù)結(jié)合線性擬合對(duì)選定熱區(qū)（hotspot）中As的形態(tài)探究發(fā)現(xiàn)，靠近OVT（主要擔(dān)任無機(jī)As（III）、As（V）向籽粒運(yùn)輸通道）的熱區(qū)累計(jì)較多無機(jī)As，由韌皮部和OVT共同運(yùn)輸?shù)挠袡C(jī)As在其余籽粒熱區(qū)也有一定分布（圖1）。LA-ICP-MS結(jié)果顯示Sb在籽粒中的分布與As分布類似（圖2）。該研究成果對(duì)As和Sb共污染區(qū)域糧食安全問題提供更深的理解，部分結(jié)果發(fā)表于Environmental Pollution （2019, 252: 1439-1447）。
盡管根表鐵膜對(duì)水稻吸收Sb的顯著影響已被部分報(bào)道，但鐵膜對(duì)不同形態(tài)Sb（Sb（III）、Sb（V））的固定能力及阻控吸收機(jī)制研究尚有不足，該團(tuán)隊(duì)采用水稻（Oryza sativa L.）水培及原位同步輻射技術(shù)研究了根表鐵膜對(duì)水稻Sb吸收的影響。結(jié)果顯示鐵膜能夠有效地將Sb固定在水稻根表，盡管鐵膜對(duì)Sb（III）的固定能力顯著大于Sb（V），較多的Sb（III）仍然能夠被根部吸收并轉(zhuǎn)運(yùn)至地上部。有趣的是，鐵膜的存在降低了水稻根部對(duì)Sb吸收的同時(shí)，卻提升了Sb從根部到地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)，即在水稻地上部累計(jì)了更多的Sb。μ-XRF成像結(jié)果顯示，F(xiàn)e、Mn環(huán)繞包裹在根部切片周圍，并且Sb的分布同F(xiàn)e相關(guān)（R2 = 0.1020, p < 0.01）（圖3）。此成果對(duì)鐵膜在水稻轉(zhuǎn)運(yùn)Sb中的作用有了新的認(rèn)識(shí)，加深了人們對(duì)其影響水稻吸收Sb的理解。該結(jié)果發(fā)表于Environmental Pollution （2015, 204: 133-140）。
研究工作獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016YFD0800407）、國(guó)家自然科學(xué)基金（41771276、41422105、41171189）和中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)（2011226）等的資助。
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圖1 μ-XRF成像顯示（a） As, （b） Fe, （c） Mn, （d）Zn 在水稻籽粒中的分布；（e） μ-XANES揭示水稻籽粒熱區(qū)As的形態(tài)
圖2 LA-ICP-MS揭示Sb在水稻籽粒中的分布
圖3 μ-XRF成像顯示（a） Fe, （b） Sb, （c） Mn在水稻根部橫切面中的分布；（d） Fe和Sb在根部橫切面中分布相關(guān)性
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