CEJ: 曾嘉庆等︱通过超稳定矿化和胶体抑制协同修复土壤-地下水系统中多种重金属

发布时间:2026-10-12阅读次数:10

Graphical Abstract:

研究亮点:

研发了兼具重金属矿化固定与胶体迁移抑制功能的CaAl-LDH@500材料,实现对Zn、Cd和As的协同治理。

该材料在实际酸性地下水和污染土壤中均表现出良好的修复效果,为重金属污染土壤-地下水协同修复提供了新的技术路径。

论文信息:

Zeng Jiaqing, Li Xue, Wu Pan, Li Bo, Tang Lu, Xue Shengguo, Synergistic immobilization of multiple metal(loid)s in soil–groundwater systems via ultra-stable mineralization and colloid suppression, Chemical Engineering Journal, 548 (2026) 182001.

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.182001

传统重金属污染修复技术往往只关注溶解态重金属的去除,而忽视了胶体介导的迁移过程。胶体颗粒因其巨大的比表面积和强吸附能力,能够吸附和运输大量重金属,成为污染扩散的重要载体。因此,如何同时控制溶解态和胶体态重金属的迁移,成为重金属修复领域亟待解决的关键科学问题。

针对土壤-地下水系统中重金属以溶解态和胶体结合态共存、迁移性强、治理难度大的问题,本研究开发了一种经500 ℃煅烧处理的钙铝层状双氢氧化物材料(CaAl-LDH@500),可实现对锌(Zn)、镉(Cd)和砷(As)等多种重金属的同步固定,并有效降低胶体携带重金属迁移的环境风险,为土壤—地下水系统中多金属的协同修复提供了新的材料与技术思路。

研究结果表明,CaAl-LDH@500可高效固定Zn、Cd和As,对Zn(II)、Cd(II)和As(V)的最大吸附容量分别为285.95、248.30和14.05 mg/g,并在多金属共存体系中表现出良好的选择性。锌和镉主要通过矿化作用形成超稳定的类水滑石结构,而砷则主要通过表面络合作用被固定。

材料在pH 2.7-6.3的强酸性条件下仍能有效工作,成功将实际污染地下水中的重金属浓度降至国家地下水Ⅲ类标准以下,展现出优异的抗酸性能和离子选择性。此外,研究创新性地评估了材料对胶体相关重金属迁移的抑制效果。结果显示,经过修复后,胶体态锌、镉、砷的比例分别从61.9%、51.2%和48.7%降至45.5%、38.1%和22.3%,显著降低了重金属通过胶体介导的迁移风险。

研究首次将多金属矿化固定与胶体介导迁移抑制相结合,为重金属污染土壤-地下水协同修复提供了新思路和新方法。为我国大量废弃矿冶场地的重金属污染修复提供了切实可行的技术方案,对推动场地安全利用和区域生态环境改善具有重要的实践价值。

上述成果发表于环境与生态学领域国际著名SCI期刊Chemical Engineering Journal(IF=12.5,中科院1区),喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室特岗教授曾嘉庆为论文第一作者,研究得到了国家自然科学基金项目,水文过程影响下的冶炼场地重金属迁移机制研究(42407549)和贵州省科技重大专项,岩溶区水-土重金属基准构建与协同精准防控技术研发(黔科合重大 2025-041)的资助。