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土壤化学与环境课题组在土壤活性组分与重金属相互作用方面取得新进展

发布日期:2018-04-12发表者:浏览次数:

我院谭文峰教授课题组关于土壤活性组分与重金属相互作用研究新进展以“Proton and copper binding to humic acids analyzed by XAFS spectroscopy and isothermal titration calorimetry”和“Effect of soil fulvic and humic acid on Pb binding to the goethite/solution interface: Ligand Charge Distribution modeling and speciation distribution of Pb”为题发表在环境科学领域主流期刊《Environmental Science & Technology》上。

我国土壤重金属污染严重,重金属化学形态决定其在土壤环境中的有效性和生物毒性,获取准确的土壤固-液体系重金属形态分布对土地利用规划、肥料综合管理、以及环境风险评估和土壤重金属阈值至关重要。土壤化学与环境课题组长期致力于土壤微界面与元素相互作用的研究,尤其擅长借助化学形态模型分析元素形态及其对环境条件变化的响应,揭示元素与土壤微界面物理、化学、生物过程本质及影响因素。

近期,本课题组采用等温滴定量热(ITC)和X射线吸收精细光谱(XAFS)等技术,结合非理想竞争吸附(NICA)模型计算,明确了Cu与腐殖酸不同类型官能团结合的热力学参数、作用机制、及其络合物稳定性的差异,揭示了Cu主要与羧基形成双齿配位络合物吸附在腐殖酸上(图1)。运用配体电荷分布(LCD)模型刻画了Pb在土壤多活性组分氧化铁-腐殖酸界面的吸附和形态分布,明确了针铁矿的单配位点与腐殖酸羧基形成内圈络合物,Pb吸附形态变化特征。LCD模型表明富里酸分子通过结构变化在针铁矿/水界面的Stern层中均匀分布;胡敏酸则分布于Stern层和扩散层,进一步构建了固/液界面胡敏酸分子分布特征方程(图2)。这些研究结果可为土壤重金属环境标准、土壤修复、污染风险评估等提供参考。

上述研究受国家杰出青年科学基金、国家重点研发专项资助。

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.est.7b06281

      https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.est.7b05412


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图1.Cu在胡敏酸不同官能团上吸附的热力学特性及主要配位结构示意图


图2.氧化铁/水界面Pb吸附特征与胡敏酸分子分布特征示意图