科技日報(bào)記者 馬愛平
記者14日從農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測所獲悉，該所產(chǎn)地環(huán)境監(jiān)測與預(yù)警創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在土壤污染機(jī)制研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，首次破解了胡敏酸吸附構(gòu)象調(diào)控石油烴污染土壤膠體遷移的關(guān)鍵機(jī)制，為精準(zhǔn)評估石油污染擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)提供了理論基礎(chǔ)。該研究成果日前發(fā)表于《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》。
土壤膠體作為污染物遷移的“運(yùn)輸載體”，其表面吸附作用可攜帶石油烴等有害物質(zhì)進(jìn)行長距離擴(kuò)散。胡敏酸吸附構(gòu)象，是指胡敏酸分子在土壤膠體表面吸附時的空間排列方式和取向。雖然胡敏酸能通過增強(qiáng)膠體表面負(fù)電性促進(jìn)遷移，但其吸附構(gòu)象與污染物協(xié)同遷移的定量關(guān)系尚不明確，這嚴(yán)重制約了污染預(yù)測模型的精度。針對這一研究瓶頸，該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地構(gòu)建了“吸附構(gòu)象—表面電位—遷移能力”關(guān)聯(lián)模型，系統(tǒng)揭示了分子尺度的調(diào)控機(jī)制。
論文第一作者、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測所副研究員馬杰告訴科技日報(bào)記者，研究發(fā)現(xiàn)，在未受石油烴污染的土壤膠體中，胡敏酸分子呈現(xiàn)水平吸附構(gòu)象，均勻分布在膠體表面。但當(dāng)石油烴分子占據(jù)膠體表面吸附位點(diǎn)時，胡敏酸被迫調(diào)整為垂直吸附構(gòu)象。石油烴分子點(diǎn)位占據(jù)效應(yīng)雖減少了胡敏酸的吸附量，卻顯著延長了胡敏酸負(fù)電位的作用距離，使膠體遷移能力有所提高。
值得注意的是，石油烴與胡敏酸在膠體表面形成了獨(dú)特的“三區(qū)分布”結(jié)構(gòu)：直接接觸區(qū)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)吸附，弱相互作用區(qū)維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，動力學(xué)作用區(qū)驅(qū)動遷移運(yùn)動，這種協(xié)同作用機(jī)制顯著增強(qiáng)了污染物的擴(kuò)散能力。
“該研究不僅從環(huán)境結(jié)構(gòu)化學(xué)角度闡明了石油烴污染的遷移機(jī)制，更為污染風(fēng)險(xiǎn)評估和預(yù)警技術(shù)開發(fā)提供了關(guān)鍵參數(shù)。通過建立吸附構(gòu)象與遷移能力的定量關(guān)系，未來可構(gòu)建更精準(zhǔn)的污染擴(kuò)散模型，為土壤環(huán)境保護(hù)和污染應(yīng)急響應(yīng)提供科學(xué)依據(jù)?！瘪R杰說。
（農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測所供圖）
