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我校在粘土矿物空气氧化产生羟基自由基领域研究有新进展

发表时间:2019-09-12 18:37:33

  


  (地大之声通讯员王小龙)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在“粘土矿物空气氧化产生羟基自由基(•OH)”方向研究中取得进展,相关成果发表在国际著名期刊《水研究》上。

  粘土矿物广泛分布于地下环境中。在地下厌氧环境中,粘土矿物可以通过还原态有机质、溶解态二价铁和微生物等的作用下发生化学或生物还原而形成还原态粘土矿物,其可以有效调控重金属、放射性离子环境行为和碳、氮等元素循环。事实上,在干湿交替,地下水补给和植物根系呼吸等作用的影响下,地下环境可能出现厌氧-好氧交替过程而导致还原态粘土矿物与氧气接触。尽管目前针对粘土矿物在厌氧条件下的还原机制及其对污染物转化展开了大量的研究,但是针对地下环境中还原态粘土矿物有氧条件下活化氧气及其环境效应却鲜有研究报道。

  该研究团队于2016年在《环境科学与技术》首次报道了地下环境沉积物在接触空气时会产生•OH,而沉积物中的二价铁矿物是主要贡献组分。本研究在此报道的基础上,发现典型粘土矿物绿脱石和蒙脱石都在中性条件下均可活化氧气产生•OH,并能有效降解地下水中广泛存在的氯代烃(三氯乙烯),其氧化降解氯代烃较厌氧条件下的还原作用要快的多。研究还发现,绿脱石边缘态二价铁优先氧化产生•OH,而内部结构态二价铁可以作为电子储库转移电子至氧化后的边缘态三价铁,继续氧化产生•OH;同时,绿脱石经过多次氧化还原循环后仍可产生•OH并有效氧化降解三氯乙烯。由于粘土矿物大量存在地下环境中,可以通过氧化还原循环降解地下污染物,因此该研究也为地下水和土壤污染修复提供了一个新思路。

  该项研究成果是在国家优秀青年基金和创新研究群体的支持下完成的。论文第一作者为生物地质与环境地质国家重点实验室2014级博士生刘细祥,他在去年11月以本成果参加湖北省化学化工学会环境化学化工委员会第十二届学术年会研究生报告会并荣获一等奖。