砷污染土壤的修复及减少粮食作物中砷风险的策略学术资讯

来源：Frontiers开放科学平台

砷（As)是一种有毒的致癌类金属，被美国毒物与疾病登记署（ATSDR）列为危害人体健康的头号污染物。As在环境中普遍存在，由其引起的土壤污染一直是国内外学者和政策制定者关注的焦点。

Frontiers通过邀请该领域内的专家作为客座主编，以组建前沿专刊的方式联合各领域的国际专家，聚焦于针对As在土壤-植物系统中的行为和转移以及As在植物体内积累的调控研究，并将讨论近年来各类新技术在功能基因挖掘、植物新品种（系）构建及其在植物修复和食品安全领域的应用研究进展。

该研究领域的重要意义

在有氧土壤和淹水水稻土等厌氧环境中，As分别以氧化态的砷酸盐(AsV)和还原态的亚砷酸盐(AsIII)为主要存在形态；淹水水稻土中也存在大量的甲基砷化合物，包括单甲基胂酸(MMAV)和二甲基胂酸(DMAV)。通常而言，无机砷毒性及其对人体健康风险显著高于有机砷。实施土壤As的络合钝化或强化土壤As的修复去除是降低As污染以减轻其环境和人体健康风险的重要策略。砷可通过食物链影响人类健康，大米是中国人重要的饮食As来源，达As总摄入量的60%左右。对As污染土壤进行修复，探索减少As在粮食作物中吸收和积累的策略具有重要意义。

在土壤修复方面，植物修复是一种经济有效、环境友好的污染土壤修复方法。目前，利用As超富集植物如蜈蚣草(Pteris vittata)对As污染土壤进行植物修复是可行的。在食品安全方面，可采取不同的As阻控策略，包括选择低积累作物品种或通过适当的农艺措施降低土壤As生物有效性。基因转化和基因编辑等也被认为是有效控制作物可食用部分As运输和积累的前沿技术。为实现上述目标，深入了解As在土壤中的迁移转化及其在植物体内吸收、转运、解毒和积累的机制至关重要。

该研究领域的现状

国内外研究主要集中在土壤As运移和转化规律、土壤和食品As生物有效性及人体健康风险评估、水稻As吸收和富集机制及阻控策略、环境As转化的化学和微生物学机制以及土壤As污染的植物修复等多个方面。

目前，关于土壤As的物理、化学行为已基本清楚，但微生物介导的As转化机制、As在不同介质中的大尺度迁移规律、As污染负荷的全球分布特征、区域性As污染的修复策略、As低积累粮食农作物的开发与应用及植物修复技术的强化与推广等仍需引起广泛研究与关注。

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