板块一（环境介质） ：土壤、沉积物、大气颗粒物等环境介质的微区地球化学指纹

板块二（吸收界面→输运组织） ：根系吸收、茎秆转运与果实富集分布的连续追踪

板块三（生物富集） ：水生/陆生食物网中靶器官与靶细胞的精准定位

板块四（方法学前沿） ：单细胞定量、多模态联用等定义下一代元素分析的技术突破

今天，我们从全链条的起点——环境介质说起。

环境介质——污染物的"第一站"

土壤、河湖沉积物、大气颗粒物、海洋微塑料、矿山围岩等共同构成污染物的初始赋存载体，不同介质的理化结构差异，直接决定重金属、新型污染物的赋存形态、迁移潜力与生物有效性。

我们选取陆地土壤、大气单颗粒、海洋微塑料三类差异化典型介质作为示范案例，分别对应着本土农田污染、大气远距离传输、海洋新型塑料污染三大前沿研究方向进行阐述。

案例一

01 硒如何为水稻按下“阻控键”？——fsLA-ICP-MS原位可视化根际有毒元素封锁过程

科学问题：硒（Se）能够降低水稻对多种毒性元素的吸收，但其机制是什么？如何在根际微域中直观验证？

2026年，Zhang等人在EST发表研究，通过103天温室盆栽与根际成像实验，系统揭示了Se施用降低水稻Cd、As、Pb、Cr、Ni、Co六种毒性元素积累的完整机制链。其核心发现：Se施用通过生长素介导的通气组织形成（通气组织面积从34%扩大至65%），增强水稻根际径向氧损失（ROL） ，进而强化根表铁膜形成（增加5.64倍），依靠吸附与共沉淀过程将六种毒性元素固定于铁膜表面，减少根系对有毒元素的吸收转运。在土壤Se施用处理下使籽粒Cd降低54%、As降低34%、Pb降低41%、Cr降低21%、Ni降低42%、Co降低39%。

DGT-fsLA-ICP-MS的关键作用：研究采用DGT与GenesisBIO飞秒激光剥蚀-ICP-MS（fs-LA-ICP-MS)联用成像，在根际微域直接可视化了Se的效果——Se施用后根际Fe、Mn通量下降54%–89%，毒性元素Cd、As、Pb、Cr、Ni、Co通量下降68%–93%。DGT提供有效态元素通量的定量变化，fsLA-ICP-MS以高空间分辨率呈现二维分布图谱。两者结合，使"Se→通气组织→径向氧损失→铁膜→毒性元素固定"的完整机制链实现了根际原位可视化。

案例二

02 大气颗粒物微区解析——单颗粒原位成像实现重金属污染源精准溯源

科学问题：大气颗粒物来源复杂、单颗粒含量极低，传统酸消解前处理繁琐耗时，还会均质化颗粒元素与同位素信息、丢失专属污染指纹，我们能否实现颗粒物快速高通量的原位精准分析？

2025年，美国橡树岭国家实验室Manard等人在JAAS上发表研究，系统评估了LA-ICP-TOF-MS用于环境空气颗粒物快速分析的可行性。研究团队通过现场释放实验，将含钌（Ru）颗粒物（~1 μm）通过通风管道释放，利用气溶胶污染提取器（ACE）在距释放源0.5、1.3和4.5公里处收集颗粒物。采用碳导电粘片对ACE采集板进行“lift-off”取样，将颗粒物直接转移至分析载台。其核心发现：LA-ICP-TOF-MS直接剥蚀分析大气颗粒物，无需前处理，单次session完成10+样品，单个样品仅需不足30分钟。激光剥蚀完整保留了颗粒的空间信息，结合TOF-MS全谱检测，单次成像即可同步呈现Ru颗粒与背景颗粒的分布差异——距释放源0.5 km处Ru浓度最高，而背景颗粒在各距离上浓度相当，证实了激光剥蚀对目标颗粒的特异性识别能力。与SEM-APA比对验证，Ru颗粒检出100%吻合，方法可靠，可迁移至大气滤膜常规分析，为排放溯源提供高通量、免前处理方案。