賈漢忠教授團(tuán)隊(duì)在銻的環(huán)境地球化學(xué)研究方面取得新進(jìn)展

近日，資環(huán)學(xué)院賈漢忠教授團(tuán)隊(duì)在銻的環(huán)境地球化學(xué)研究方面取得重要進(jìn)展，在《Inorganic Chemistry》等發(fā)表題為“An Atomic-Scale Understanding of the Solution Chemistry of Antimony(V):Insights from First-Principles Molecular Dynamics Simulation” 的研究論文。資環(huán)學(xué)院張弛副教授為第一作者；碩士研究生劉麗斌、本科生陳雪瑤參與有關(guān)工作。

銻（Sb）在工業(yè)和科技領(lǐng)域具有重要的用途，我國(guó)作為世界上銻礦儲(chǔ)量和開(kāi)采量最大的國(guó)家，面臨日益嚴(yán)重的銻污染。然而，關(guān)于銻在土壤和水體中的環(huán)境行為與地球化學(xué)過(guò)程還缺乏原子層面的認(rèn)識(shí)，其中最關(guān)鍵的問(wèn)題之一就是銻的微觀結(jié)構(gòu)、存在形態(tài)以及在天然礦物的界面的絡(luò)合反應(yīng)機(jī)制，對(duì)這些基礎(chǔ)信息的理解有助于認(rèn)識(shí)銻的地球化學(xué)循環(huán)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

Sb(V)的微觀形態(tài)與在黏土礦物界面的絡(luò)合特征示意圖

該系列研究采用第一性原理分子動(dòng)力學(xué)模擬技術(shù)，獲得了Sb(V)的水化結(jié)構(gòu)、水解特征及與常見(jiàn)陽(yáng)離子的絡(luò)合機(jī)制，發(fā)現(xiàn)Sb(V)主要存在形式為[Sb(OH)6]-，且[Sb(OH)6]-和Al3+結(jié)合最為緊密，其次為Mg2+，說(shuō)明環(huán)境中Al3+能有效減弱銻的遷移和生物有效性。在此基礎(chǔ)上，課題組進(jìn)一步探索了Sb(V)在蒙脫石界面的微觀絡(luò)合機(jī)理，發(fā)現(xiàn)Sb(V)在層間區(qū)域以及端面形成的絡(luò)合物的穩(wěn)定性都要強(qiáng)于在溶液中，不同pH環(huán)境下Sb(V)在端面的絡(luò)合位點(diǎn)與結(jié)構(gòu)不同。這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和定量化機(jī)制能為基于實(shí)驗(yàn)研究的表面絡(luò)合模型(SCM)提供更精確的輸入?yún)?shù)，有助于更精確地預(yù)測(cè)銻在表生地球環(huán)境中的歸趨。該研究為深入認(rèn)識(shí)銻的環(huán)境地球化學(xué)過(guò)程奠定了可靠的理論基礎(chǔ)，有助于精確地評(píng)估銻污染土壤的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和危害，也為開(kāi)發(fā)高效的環(huán)境礦物學(xué)材料提供了理論借鑒。

該研究得到國(guó)家、學(xué)校有關(guān)項(xiàng)目資助和學(xué)校高性能計(jì)算平臺(tái)的支持。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.inorgchem.0c02162

                                                                                                                             編輯：趙杰

                                                                                                                             終審：李志