7月17日，畜牧兽医所饲料营养与环境创新团队在国际知名学术期刊Science of the Total Environment (IF=10.753/Q1)在线发表了题为“Spatial heterogeneity of particulate organic matter for the sorption of ciprofloxacin at the microstructure scale”的论文。
       本研究利用纳米离子探针技术和稳定性同位素标记技术首次在纳米尺度上揭示了抗生素在黄河三角洲土壤颗粒态有机质微空间中的分布异质性特征。
       论文的第一作者是刘兴华博士，第一产权单位是山东农科院畜牧兽医研究所。
       
       抗生素是我国生态环保部定义的新型污染物之一，具有潜在的生态和人体健康风险，是目前高度关注的全球环境科学热点前言问题。土壤颗粒态有机质（POM）主要指粒径大于53 μm的轻组有机质组分，主要与砂粒结合的动植物残体半分解产物、真菌菌丝体、孢子和粪球等组分。POM是土壤中含量高、周转较快的不稳定碳库，在全球碳循环中起着重要作用，同时也是土壤污染物的富集库，其富集的污染物在有机质周转过程中可能会再次释放，给环境带来二次污染。刘兴华博士在前期研究中已经证实POM对抗生素具有重要吸持作用（Science of the Total Environment, 2020:136628），值得注意的是土壤POM复杂的空间结构和较高含量的碳的自身性质决定了示踪抗生素（有机污染物）在其中的空间分布特征的挑战性，而抗生素在POM中的空间分布特征是决定POM-抗生素结合体在碳循环过程中是否会对环境产生二次污染的关键。
       近期，刘兴华提出的一种不破坏土壤颗粒态有机质原有结构的基础上定量分析抗生素在土壤有机质上空间分布特征的方法，该方法结合纳米离子探针技术（NanoSIMS）技术和同位素标记技术解决了区分土壤有机质和有机污染物中碳分布的难题。研究中选用黄河三角洲滨海地区典型利用方式的湿地土壤、养殖底泥和农用地土壤采用湿筛和密度分级的方法提取出POM，对比POM去除矿物前后吸附抗生素（¹³C标记的环丙沙星）的空间分布特征（图1），环丙沙星在POM纳米尺度上的分布呈现出明显的空间异质性，定量分析结果显示环丙沙星在POM呈边缘富集和表面富集特征，且去除矿物后POM表现出更强的富集现象，进一步说明POM中的有机组分在吸附环丙沙星的过程中起主导作用（图2和图3）。

图1： ¹²C^-, ¹⁶O^-, ¹²C¹⁴N^- 和 ¹³C^-在POM表面分布的纳米粒子探针图片（20×20 μm 分辨率为： 512×512 像素; 由蓝色到橘红色标明离子分布由弱到强).