[特邀报告]亚铁催化铁矿物转化过程中形成的次生铁矿物对镉和富里酸的同步固存机制和模型研究

亚铁催化铁矿物转化过程中形成的次生铁矿物对镉和富里酸的同步固存机制和模型研究
编号：721 稿件编号：1436 访问权限：私有 更新：2023-04-09 13:39:59 浏览：316次 特邀报告

报告开始：2023年05月06日 15:25 （Asia/Shanghai）

报告时间：15min

所在会议：[19A] 19A、土壤科学与环境健康 » [19A-1] 19A-1 土壤科学与环境健康

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摘要
由于土壤污染控制和碳（C）固定的双重需求，Fe(II)催化铁矿物转化是一种可同时固定土壤重金属或有机物（OM）的有效可行的方法，但目前对其潜在机制尚不清楚。本研究阐明了Fe(II)催化水铁矿转化过程中镉（Cd）和黄腐酸（FA）的同步固存机制，并建立了模型预测耦合反应过程中Cd的形态变化。物相分析结果表明，提高Fe(II)浓度有利于纤铁矿和针铁矿向磁铁矿的转变，并且水铁矿的转化速率随着Fe(II)浓度的增加而升高。X射线能量色散谱结果表明，Cd主要吸附在纤铁矿和针铁矿表面。不可提取态Cd的含量与磁铁矿生成量呈正相关关系，进一步表明了Cd可掺杂到磁铁矿晶格内。同时，FA主要吸附在针铁矿表面和磁铁矿聚集体上，纤铁矿的不完整结构为C的固定提供了空间。新形成的铁氧化物可通过表面结合、结构取代和物理封装等方式固定Cd。与新形成的铁氧化物结合的OM富含芳香族和羧基官能团，这有利于Cd的固定，而Cd的存在促进了矿物表面纳米孔隙或缺陷的形成，进而增强了对FA固存。因此，在Fe(II)催化铁矿物相变过程中，可同时实现Cd和FA的固定。此外，本研究建立的模型可准确预测矿物相变过程中Cd的动态变化。模型结果显示，吸附态Cd主要受FA和水铁矿控制，FA对Cd的直接络合对低Fe(II)浓度条件下Cd形态的变化有强烈的影响。模型结果有助于深入了解Cd在自然环境中的移动性，并为量化重金属在多反应物系统中的动态行为提供了一种方法。上述研究结果为阐明铁矿物转化过程中Cd和FA固存的微观纳米机制提供了深刻的见解。这些发现也有助于制定同时固定土壤中重金属和C的策略。
 
关键字
镉,有机质,水铁矿转化,缺陷,同步固存机制,模型
报告人
胡世文
博士后 南方科技大学

稿件作者
胡世文 南方科技大学
刘崇炫 南方科技大学
石振清 华南理工大学
李芳柏 广东省科学院生态环境与与土壤研究所
刘同旭 广东省科学院生态环境与土壤研究所
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