植酸调控FeS胶体氧化的羟基自由基生成新机制及其对有机质矿化的影响

本研究发现植酸（IHP）通过优先配位FeS表面Top-Fe位点形成Fe(II)-IHP复合物，将双电子氧还原路径转为单电子路径，使•OH产率提升2.0-8.9倍；同时促进纳米水铁矿生成并释放•OH至液相，最终实现溶解性有机质（DOM）7.4-41.9%的矿化，揭示了IHP-FeS体系在红绿水界面碳循环中的关键作用。

　　

Highlight

植酸（IHP）通过三种协同机制显著增强FeS胶体氧化过程中的•OH生成：（1）形成结构Fe(II)-IHP复合物延缓界面电子传递，将O₂还原路径从双电子转为单电子路径；（2）促进纳米水铁矿（ferrihydrite）形成而非结晶纤铁矿（lepidocrocite）；（3）增强表面•OH向液相的释放。

Section snippets

Chemical and materials

IHP购自Sigma-Aldrich，其他化学品均为分析纯（详见补充材料S1节）。FeS胶体在厌氧手套箱中通过混合Na₂S与FeCl₂溶液合成。

Effect of IHP concentration on •OH production from FeS oxygenation

IHP以浓度依赖方式显著提升•OH产量（图1a）。240分钟氧化期内，IHP浓度从0增至500 μM时，累积•OH从72.7 μM升至646.3 μM，且与IHP浓度呈线性正相关（斜率=1.2, R²=0.998）。IHP通过调控Fe(II)氧化动力学与矿物转化路径实现•OH增效。

Conclusions

本研究首次揭示IHP在FeS氧化中的•OH增效机制，其通过调控电子传递路径、矿物相变及•OH释放三重作用，为红绿动态水域的有机碳循环提供了新认知。