第七届青年地学论坛

近些年来，由于农业与工业生产活动加剧，我国镉污染问题日益严重，土壤中Cd²⁺含量普遍大于环境标准（0.3-1mg/kg）。在表生环境中，铁氧化物分布广、活性强，影响诸多营养元素和污染物的环境地球化学循环。铁氧化物结晶、转化过程中常与金属离子伴随反应；Cd²⁺在铁氧化物结构中赋存机制主要有吸附、同晶替代和沉淀等；同时，Cd²⁺与铁氧化物反应过程中会伴随着同位素分馏现象，但反应过程中Cd²⁺同位素分馏机制尚不清楚。本课题研究了Cd与常见铁氧化物吸附与共沉淀过程中其同位素分馏行为。结果表明，吸附过程中，Cd轻同位素优先富集到铁氧化物表面，分馏过程符合平衡分馏模型，Cd同位素分馏量与外界条件（如pH和Cd初始浓度）无关，不同铁氧化物中Cd同位素分馏量(∆^114/110Cd_{solution-solid})结果为：针铁矿(-0.49 ± 0.04‰) ≈水铁矿(-0.52 ± 0.05‰) < 赤铁矿(-0.61 ± 0.07‰)；而Cd²⁺与针铁矿共沉淀过程中，Cd²⁺重同位素优先进入到针铁矿中，Cd/Fe摩尔比为0.05时，分馏量（∆^114/110Cd_{solid-solution}）为0.49 ± 0.05‰。根据EXAFS结果可知，由于Cd²⁺在铁氧化物表面形成扭曲的八面体导致Cd²⁺轻同位素优先富集到铁氧化物表面，而动力学效应与配位环境变化共同作用导致共沉淀过程中Cd²⁺重同位素进入到针铁矿中。本研究结果有助于应用Cd²⁺同位素作为示踪剂或指示剂到陆生环境中，追溯Cd²⁺污染源和理解Cd²⁺地球化学循环及归趋。
 

铁氧化物,Cd,吸附,共沉淀,同位素分馏,EXAFS