环境修复过程中溶解性有机质对镉环境行为影响研究进展

作     者：马嘉宝 刘斯文 王博 吴迪 魏吉鑫 孙青 马晨格 黄毅 严桃桃 MA Jiabao;LIU Siwen;WANG Bo;WU Di;WEI Jixin;SUN Qing;MA Chenge;HUANG Yi;YAN Taotao

作者机构：中国地质科学院北京100037 国家地质实验测试中心北京100037 自然资源部生态地球化学重点实验室北京100037 

出 版 物：《岩矿测试》 (Rock and Mineral Analysis)

年 卷 期：2025年第44卷第3期

页      面：516-529页

核心收录：

学科分类：083001[工学-环境科学] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

基　　金：中国地质调查局地质调查项目“典型地区健康地质调查”(DD20230118) 

主　　题：镉 溶解性有机质 络合作用 吸附(解吸)机制 环境修复 

摘      要：随着经济社会的快速发展和镉(Cd)的持续排放,Cd污染日益成为中国乃至全球面临的重大环境问题。溶解性有机质(DOM)作为有机物中最活跃的组分,其分子量通常在几Da至几百kDa之间。DOM包含的羧基、羟基、酚基等多种活性官能团是环境中诸多重金属的配位体和迁移载体。DOM与Cd之间通过物理吸附、配体交换、表面络合等作用,显著影响着Cd在环境中的形态、生物可利用性、毒性和迁移转化。但从Cd污染修复的角度来看,Cd与DOM的络合作用是控制Cd修复成效的关键因素。DOM可以通过配体交换直接形成DOM-Cd二元络合物。根据DOM、Cd(Ⅱ)和矿物/金属表面阳离子(Mi/Me)的不同桥接位置,也可以形成A型或B型两种三元络合物。DOM来源多样,成分、结构复杂,不同条件下DOM对Cd呈现钝化或活化两种作用,在Cd污染原位钝化修复、淋滤修复或者植物修复中得到广泛应用。本文在总结近年来国内外相关研究基础上,对DOM和Cd的络合作用类型进行了重点评述,分析了DOM分子量、环境pH值、离子强度、温度等因素影响Cd-DOM络合作用及Cd吸附(解吸)机制,在此基础上探讨了DOM在土壤/沉积物Cd污染原位钝化修复、异位修复中的主要应用方向,这些方法有助于降低Cd污染修复环境风险和修复成本。通常情况下,小分子量DOM含有更丰富的官能团和更复杂的络合位点,容易形成可溶性DOM-Cd络合物,特别是对于分子量30kDa),并配施铁氧化物等无机钝化剂,可明显地提升Cd污染原位钝化修复成效;在Cd的化学淋滤或植物修复中,选择小分子量DOM(5kDa)以提高污染修复的成效。未来该领域研究建议关注三方面:①不同分子量DOM与Cd的络合作用研究,精准解析DOM内部不同组分的功能基团与Cd的络合作用。②加强多种因素影响和控制下DOM对Cd吸附与解吸、迁移转化和生物有效性研究。③加强DOM在Cd污染修复技术研究,完善DOM与Cd相互作用的数值模拟模型,为Cd污染长期观测工作提供路径指引和数据支撑,更加精准地揭示Cd在环境中的迁移转化过程。