本次分享一篇由中国水利水电科学研究院高博团队在《Journal of Hazardous Materials 》上发表的一篇学术论文“Influence of anti-seasonal inundation on geochemical processes of arsenic speciation in the water-level-fluctuation zone soil of the Three Gorges Reservoir, China”
自三峡大坝的建成后，三峡水库（TGR）的消落带土壤（WLFZ）经历着周期性的反季节淹没。然而，关于三峡水库消落带土壤中砷（As）的迁移转化机制却尚未可知。为此，本研究结合野外监测和室内模拟淹没实验，试图阐明消落带淹没土壤中As的迁移，As(V)和As(III)之间的转化以及驱动这些过程的关键因素。结果表明，反季节淹没（13℃）条件下，淹没土壤中As的释放过程有所减缓。此外，13℃淹没条件下，孔隙水中总As及毒性相对更强As(III)的浓度较低，且As(III)较32℃（模拟季节性淹没条件）出现得更晚。意味着，在反季节淹没条件下，淹没土壤中As还原及其所带来的毒性风险得到了一定程度降低。研究指出，含As锰（氢）氧化物的还原和溶解有机碳（DOC）的竞争吸附是影响土壤中As迁移及转化的主要机制。此外，微生物介导下并伴随DOC、氮和Mn（氢）氧化物的解毒/还原过程，是反季节淹没条件下土壤孔隙水及上覆水中As(III)富集的主要途径。本研究加深了对水库调度影响下消落带土壤中As生物地球化学过程的认识。
本研究通过模拟季节性和反季节性淹没温度，开展了反季节性淹没条件对三峡水库消落带（WLFZ）土壤中砷（As）生物地球化学过程影响的研究。结果表明，淹没温度的变化影响了淹没土壤中微生物活动及其群落组成，并进一步驱动了土壤中As的释放和还原过程。在淹没期间，淹没土壤中As的迁移和转化归因于含As锰，（氢）氧化物的还原和溶解有机碳（DOC）的竞争吸附。反季节性淹没条件下，较低的淹没温度减缓了锰（氢）氧化物的还原释放，也进一步影响了土壤As向孔隙水和上覆水中的迁移过程。此外，进入孔隙水和上覆水的As，伴随着DOC、氮及锰（氢）氧化物的微生物过程进一步发生了价态的转化。今后，还需开展长期的野外原位监测，以更加深刻地认识大型水库调度运行对消落带土壤中As生物地球化学过程的影响。
在这篇文章中，平面光极（Planar Optode, PO）和高分辨孔隙水采样装置（ HR-Peeper）起到了监测和分析水体和土壤中多种环境参数的关键作用。以下是它们各自的主要功能：
平面光极（Planar Optode, PO）：
平面光极被用来每日成像土壤-水系统上层水体中的溶解氧（DO）和pH水平。这些数据对于理解水体和土壤中的生物地球化学过程至关重要，因为溶解氧和pH值直接影响了砷（As）的形态和迁移。
平面光极允许研究人员实时监测这些参数的变化，从而更好地理解砷在水体和土壤中的迁移和转化过程。
高分辨孔隙水采样装置（HR-Peeper）：
HR-Peeper用于测量土壤孔隙水中的溶解态砷（TAs）、砷(III)、砷(V)、锰(Mn)和铁(Fe)的浓度。这些数据提供了关于土壤孔隙水中砷和其他关键元素浓度的详细信息。
通过使用HR-Peeper，研究人员能够收集不同时间点的孔隙水样本，并分析这些样本中的砷和其他元素的浓度，这对于理解砷在土壤孔隙水中的行为和迁移模式至关重要。
这两种技术的应用使得研究人员能够详细地监测和分析砷在水体和土壤中的动态变化，以及它们与环境因素（如溶解氧、pH、溶解性有机碳等）之间的关系。这些数据对于评估砷的环境风险和制定相应的管理策略具有重要意义。
高分辨孔隙水采样装置
