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我校在“还原性有机质调控铁矿物纳米胶体运移”研究领域取得新进展

来源:中国地质大学研究生院 作者:发稿时间:2017-06-15 09:42浏览次数:

(通讯员 许峰)近日,我校生物地质与环境地质国家重点实验室袁松虎教授团队通过表征、室内机理试验、模型等方法,系统地研究了还原性有机质(NOMred)与水铁矿纳米胶体之间的氧化还原反应对水铁矿胶体在厌氧多孔介质中的迁移转化机理。相关成果发表在国际著名期刊《水研究》(Water Research)(T1)上。该成果是该团队2016年发表在《环境科学与技术》Environmental Science & Technology(T1)上成果的补充。水铁矿胶体是地下环境中的一种弱晶型铁氧化物。NOM几乎存在于所有的水环境中。在地下水环境中,NOM通常与铁矿物紧密结合,且它们之间的相互作用在污染物和元素的生物地球化学循环过程中发挥了重要的作用。虽然水铁矿和NOMred在完全混合条件下的氧化还原反应机理已有一定的认识,但是由于多孔性是地下空隙介质的一种共性,上述微观尺度上的机理和过程不能直接反演到地下孔隙尺度中,这为预测铁矿物纳米胶体在富含有机质的还原性含水层中的迁移转化行为带来了巨大的挑战。虽然氧化态NOM(NOMox)与铁矿物纳米胶体在多孔介质中的共运移有较多的报道,但是在厌氧条件下,NOMred与水铁矿之间的反应要比NOMox与水铁矿之间的反应复杂的多,因而NOMred调控水铁矿纳米胶体的运移也将更加复杂。

该团队的研究结果表明水铁矿纳米胶体在NOMred存在下的运移要低于NOMox存在下的情形,其主要原因为NOMred促进了水铁矿纳米胶体的还原溶解而NOMox却不能。还原溶解产生的NOMred-Fe(II)纳米胶体抑制了原始水铁矿纳米胶体向热力学更稳定的矿物相转变。该研究结果将有助于从基础上认识水铁矿和其他含铁胶体在富含NOM的地下环境中的命运和归宿,有助于补充NOM与铁矿物纳米胶体在氧化还原条件扰动的多孔介质环境中的共运移理论。

该项研究成果主要受国家优秀青年基金(NSFC, No. 41522208)、创新研究群体(NSFC, No. 41521001)、教育部新世纪优秀人才计划(No. NCET-13-1014)、国家留学基金和我校优博基金等资助。论文第一作者为生物地质与环境地质国家重点实验室2013级博士生廖鹏,他是我校与美国圣路易斯华盛顿大学联合培养博士生,受我校“研究生国际交流基金”项目的资助,在250届美国化学学会上以口头报告形式宣读了该成果,引起了领域权威学者的高度赞赏和肯定。论文自2017年发表至今,已被下载了200多次,引起了国际同行的广泛关注。

文章链接:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135416309319

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.est.6b02542