农业环境科学学报

作者：肖艳琦,符俊宏,刘细祥,廖文娟,张娜,崔浩杰

单位：湖南农业大学资源学院, 长沙 410128,湖南农业大学资源学院, 长沙 410128,广西民族大学材料与环境学院, 广西高校环境友好材料及碳中和新技术重点实验室, 广西先进结构材料与碳中和重点实验室, 南宁 530006,湖南农业大学资源学院, 长沙 410128,中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室, 武汉 430074,中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室, 武汉 430074,衡水学院, 河北省湿地生态与保护重点实验室, 河北 衡水 053000,湖南农业大学资源学院, 长沙 410128

关键词：绿脱石,结构二价铁,还原程度,羟自由基（·OH）,天然DOM转化,

基金：国家自然科学基金项目（42277291，41702040，41967030）；湖南省教育厅优秀青年基金项目（275116）；中国地质大学生物地质与环境地质国家重点实验室项目（GBL22109）；河北省湿地生态与保护重点实验室项目（hklk202302）；河北省自然科学基金项目（D2022111001）；广西先进结构材料与碳中和重点实验室开放课题（GXAMCN23-3）

土壤和沉积物有氧-无氧界面黏土矿物结构Fe（Ⅱ）氧化产生的羟自由基（·OH）在有机物质转化过程中具有重要作用。土壤和沉积物黏土矿物结构Fe（Ⅲ）的还原程度会随环境条件变化而不同，然而，关于含铁黏土矿物还原程度[Fe（Ⅱ）/Fe总]对氧化过程中·OH的形成及有机质矿化的影响尚不明确。本研究以富铁绿脱石为黏土矿代表，研究了不同还原程度绿脱石[Fe（Ⅱ）/Fe总：15%、22%、39%和56%]有氧氧化产生·OH的机制及该过程对溶解性有机质（DOM）转化的差异。结果表明，当不同还原程度绿脱石的悬浊液体系中结构Fe（Ⅱ）浓度为2.2 mmol·L-1时，随着还原程度从15%增加到56%，其氧化120 min后·OH的累积浓度从13.6 μmol·L-1增加到27.1 μmol·L-1，单位O2转化为·OH的效率从3.3%提高到5.9%。傅里叶变换红外光谱（FTIR）、氮蓝四唑（NBT）猝灭实验和2，2'-联吡啶（BPY）钝化边缘反应位点的结果证明了还原程度为15%的绿脱石主要存在二八面体Fe（Ⅱ）[Al-Fe（Ⅱ）]，并在边缘位点活化O2产生·OH；而还原程度为56%的绿脱石除二八面体Fe（Ⅱ）外，还存在高活性三八面体[Fe（Ⅱ）-Fe（Ⅱ）-Fe（Ⅱ）]，底面位点和边缘位点均可活化O2产生·OH，并且O2在底面位点还原形成·OH效率更高。氧化过程中·OH矿化溶解性有机质（DOM）形成CO2的含量随绿脱石的还原程度的升高而升高。因此，与低还原程度绿脱石（15%）相比，高还原程度的绿脱石（56%）存在高活性三八面体并能从底面位点形成·OH从而提高了·OH生成的效率并进一步促进了DOM的矿化。

来源：2024年第5期

《农业环境科学学报》期刊编辑部

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