葡萄牙Alentejo地区残余蒙脱石土壤的热矿物水与海水作用机制：矿物学与化学变化的治疗潜力研究

本研究针对葡萄牙Alentejo地区残余蒙脱石土壤，通过热矿物水（含硫羟基水）和海水成熟处理，系统分析了其对土壤形态、矿物组成（如smectite含量58-76%）及化学特性（Na+/Ca2+交换）的影响，揭示了不同水体在peloid（治疗性泥浆）形成中的关键作用，为开发新型治疗材料提供科学依据。

　　

在健康医学和地质材料交叉领域，残余土壤的治疗潜力正引发广泛关注。葡萄牙Alentejo地区富含蒙脱石(smectite)的残余土壤，因其独特的矿物学和化学特性，被认为具有治疗皮肤病、风湿病的潜在价值。然而，这些土壤与不同类型矿化水（如含硫热矿物水和海水）相互作用后的性质变化机制尚不明确，制约了其在医疗实践中的应用。

为解决这一问题，葡萄牙阿威罗大学的研究团队在《Applied Geochemistry》发表了一项开创性研究。通过系统分析三种残余土壤（Beja、Bena、Monta）与两种矿化水（硫羟基热矿物水、海水）成熟120天后的变化，揭示了水-土相互作用的动态过程及其对材料治疗性能的影响。研究发现，热矿物水显著提升peloid中蒙脱石含量（58-76%），而海水则促进钠矿物形成（smectite降至39-54%），这一发现为优化治疗性泥浆制备工艺提供了关键科学依据。

研究采用多尺度技术方法：通过粒度分析（Sedigraph III Plus）和比表面积测定（BET法）表征物理性质；X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）解析矿物组成与形貌；X射线荧光（XRF）和离子色谱（IC）量化化学变化；结合傅里叶红外光谱（FTIR）和能量色散谱（EDS）揭示分子结构特征。

4.1 粒度分析与形态学
成熟过程使peloid颗粒更均质，平均粒径（d₅₀）降至0.12-1.62 μm。热矿物水peloid形成网状结构（如Bena-T），而海水peloid则呈现"簇状"聚集（如Bena-S），导致比表面积（SSA）差异显著（6-54 m²/g）。

4.2 水体化学特征
海水以NaCl为主（占矿化度83%），含Mg²⁺/Ca²⁺；热矿物水则富含Cl^-（39%）、Na⁺（37%）及H₂S（1.2 mg/L），其高pH值促进方解石沉淀。

4.3 矿物化学演变
XRD显示热矿物水peloid的smectite含量提升（Bena-T达76%），而海水peloid因形成钠盐（如halite占22-26%）导致smectite减少。化学指数（CIA）表明热矿物水处理增强土壤成熟度（Bena-T CIA=77.26）。SEM/EDS证实smectite以蒙脱石（(Si_3.4Al_0.6)(Al_0.8Fe_0.6Mg_0.6)O₁₀(OH)₂）为主，含少量贝得石（beidellite）和非脱石（nontronite）。

4.3.4 FTIR验证
3614 cm^-1特征峰证实smectite八面体以Al为主，906 cm^-1处的Al-Al-OH振动与EDS结果一致，而海水peloid中Na⁺的介入未改变smectite骨架结构。

该研究首次阐明不同矿化水对残余土壤治疗性能的调控机制：热矿物水通过维持smectite高含量（>58%）和有序结构（FWHM=0.06-0.22），增强材料吸附能力；海水则通过Na⁺交换（如Beja-S中Na达3.66%）改变表面化学性质。这些发现不仅为葡萄牙丰富的地热/海洋资源开发提供理论支撑，更建立了"水体化学-矿物演变-治疗功能"的关联模型，对设计针对皮肤病（如银屑病）、风湿病的个性化治疗材料具有重要指导价值。未来需进一步研究peloid的流变学特性及生物活性，以充分释放其医疗潜力。