稀土元素（REEs）从酸性矿山排水中的施韦特曼石和巴萨卢米石吸附到河口水域的过程

《Environmental Science: Processes & Impacts》：Adsorption of rare earth elements (REEs) onto schwertmannite and basaluminite from acid mine drainage to estuary water

稀土元素在AMD-海水混合区赤铁矿与铝英石吸附机制受pH显著影响，离子强度影响较弱，采用批次实验和EXAFS证实吸附形态随pH变化且存在双核配位差异，为预测AMD影响区稀土迁移提供热力学参数。

　　

稀土元素（REEs）在地表水中含量稀少，但在受到酸性矿井排水（AMD）影响的区域，稀土元素的浓度比淡水和海水中的浓度高出几个数量级。当酸性矿井排水与海水在河口混合时，会引发Fe-和Al-羟基硫酸盐纳米矿物（分别为schwertmannite和basaluminite）的自发沉淀。虽然已经研究了稀土元素在这些矿物上的亲和力，但尚未探讨AMD影响下河口区域pH值和离子强度增加所带来的影响。在这项研究中，通过批量实验和扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）分析，研究了稀土元素在pH值为4.5–7、离子强度为0.25–0.5 M的条件下对schwertmannite和basaluminite的吸附行为。吸附实验结果表明：（1）稀土元素对schwertmannite表面的亲和力高于basaluminite；（2）稀土元素的吸附强度显著受pH值影响，而受离子强度的影响较小。根据稀土元素在schwertmannite上的吸附数据计算出的log KREE值被用于非电静力表面配位模型（NESCM），该模型表明：在pH值低于5.25时稀土元素通过单齿配位作用被固定，在pH值高于5.25时通过双齿配位作用被固定。对于basaluminite，NESCM和EXAFS的结果显示：重稀土元素和中等稀土元素通过单齿双核配位作用被固定，而轻稀土元素则通过外层球形配位作用被固定，这导致在较高离子强度下basaluminite的吸附能力增强。因此，本研究提供的热力学参数有助于预测AMD影响河口区域稀土元素的地球化学行为。