第八届青年地学论坛

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。
 

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