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近日，西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院特殊土力學(xué)與工程防災(zāi)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在環(huán)境工程領(lǐng)域國際權(quán)威期刊《Journal of Hazardous Materials》（危險(xiǎn)材料雜志，2022影響因子IF：14.224，學(xué)術(shù)影響力在146個(gè)環(huán)境科學(xué)（Environmental Science）期刊中排名第四（4/146））上在線發(fā)表題為“Immobilizing copper in loess soil using microbial-induced carbonate precipitation: Insights from test tube experiments and one-dimensional soil columns（利用微生物誘導(dǎo)碳酸鹽沉淀固化黃土中銅金屬：來自試管實(shí)驗(yàn)和一維土柱的啟示）”的研究論文。論文第一作者為我校博士研究生謝毅鑫，鄭文杰教授為論文唯一通訊作者。西安建筑科技大學(xué)為該論文的第一完成單位。

近年來，由于快速的城市化進(jìn)程中廣泛的冶金和農(nóng)業(yè)活動(dòng)，土壤和地下水中普遍存在超量的重金屬，成為周圍環(huán)境和人類健康的潛在威脅。而各類重金屬中，銅對(duì)生物體具有顯著的毒性作用，導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的不可逆變化并影響組織和細(xì)胞的功能。在過去的幾十年中，各種物理（換土法）和電化學(xué)（化學(xué)淋洗、電動(dòng)修復(fù)）方法被開發(fā)并廣泛應(yīng)用于重金屬污染場(chǎng)地修復(fù)再利用。盡管如此，傳統(tǒng)修復(fù)措施被認(rèn)為耗時(shí)、成本高且具有較高的二次污染風(fēng)險(xiǎn)。微生物誘導(dǎo)礦化技術(shù)（Microbial-induced Carbonate Precipitation, MICP）因?yàn)槠涓咝А⒔?jīng)濟(jì)和較低的二次污染風(fēng)險(xiǎn)，被認(rèn)為是傳統(tǒng)修復(fù)方法的替代方案?？梢詫⒅亟饘儋x存形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦€(wěn)定的碳酸鹽結(jié)合態(tài)，降低其遷移擴(kuò)散潛勢(shì)及生物可用性（Bioavailability）。

重金屬銅固化效率與環(huán)境酸堿度關(guān)系：(a)試管實(shí)驗(yàn)和(b)賦存形態(tài)數(shù)值模擬論文通過開展一系列試管實(shí)驗(yàn)，探究重金屬銅的固化效率與環(huán)境酸堿度的關(guān)系，并通過數(shù)值模擬研究了試管實(shí)驗(yàn)中不可見的重金屬銅形態(tài)轉(zhuǎn)化。分析結(jié)果表明，重金屬銅的固化效率可通過與孔雀石和藍(lán)銅礦等礦物的共沉淀進(jìn)而顯著提升，極端的環(huán)境酸堿度條件不利于形成礦物沉淀，所以環(huán)境酸堿度的協(xié)同調(diào)控對(duì)實(shí)現(xiàn)較高的重金屬銅固化效率具有積極作用。

(a)高污染濃度下重金屬銅形態(tài)的轉(zhuǎn)化和(b)配位絡(luò)合中黃土礦物響應(yīng)的光譜分析一維土柱實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步探究了不同銅污染濃度在菌液注漿修復(fù)前后不同深度位置處重金屬銅形態(tài)的轉(zhuǎn)化，并通過XRD圖譜和拉曼光譜揭示了MICP技術(shù)修復(fù)銅污染黃土的內(nèi)在影響機(jī)理。黃土中既有的多種礦物可與不同形式的重金屬銅發(fā)生配位絡(luò)合，菌液注漿形成的堿性環(huán)境促進(jìn)了重金屬銅的配位吸附，將重金屬銅轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的賦存形態(tài)，從而降低其生態(tài)毒性。酸性和堿性環(huán)境均通過影響NH??和CO?2?的水解來影響重金屬銅形態(tài)的轉(zhuǎn)化和固化效率。當(dāng)酸性較高時(shí)，不能提供足夠的CO?2?用于重金屬銅的固化，溶液中存在大量游離的Cu2?。當(dāng)堿性較高時(shí)，大量的NH?更易和Cu2?形成絡(luò)合物來劣化重金屬銅的固化效率。注漿量也會(huì)影響土中重金屬銅的存在形式，進(jìn)而影響其在土中的遷移規(guī)律。菌液注漿促進(jìn)了土中既有礦物與重金屬銅的配位絡(luò)合，降低了重金屬銅在土中的生態(tài)毒性。研究結(jié)果可為微生物誘導(dǎo)礦化技術(shù)應(yīng)用于富銅水體和重金屬銅污染場(chǎng)地修復(fù)再利用提供指導(dǎo)。