镧改性膨润土与过氧化钙协同钝化沉积物中铁锰行为及其对钴钨的耦合调控机制

针对湖泊沉积物中钨(W)和钴(Co)释放引发的健康风险，中国科学院团队开展镧改性膨润土(LMB)与过氧化钙(CaO2)协同钝化研究。结果表明，LMB+CaO2组合促进铁(III)/锰(IV)羟基氧化物形成，使可溶性W和Co去除率最高达48.63%和52.21%，释放通量分别降至-0.21和0.06 μg m-2 d-1。该研究为重金属污染沉积物修复提供创新策略。

　　

湖泊沉积物中的重金属污染如同潜伏的生态炸弹，其中钨(W)被美国环保署列为"值得关注的新兴污染物"，而钴(Co)虽是生命必需元素，过量暴露却会导致严重健康危害。随着工业活动加剧，太湖梅梁湾等水域沉积物中W和Co含量持续攀升。更棘手的是，当沉积物微环境变化时，这些重金属会通过铁(Fe)/锰(Mn)的氧化还原循环被重新释放——好氧条件下形成的铁(III)/锰(IV)羟基氧化物能吸附重金属，而厌氧条件下其还原分解又将重金属"吐"回水体。传统钝化材料如镧改性膨润土(LMB)虽能短期控制污染，但随时间推移其表面铁锰氧化物活性逐渐衰减。如何打破这一"钝化-失效"循环，成为环境治理领域的重大挑战。

针对这一难题，中国水利水电科学研究院等机构的研究团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表创新研究，首次将LMB与过氧化钙(CaO₂)联用，系统探究了其对沉积物中W和Co的协同控制机制。研究采用太湖梅梁湾实际沉积物样本，通过高分辨孔隙水采样技术(HR-Peeper)实时监测重金属动态，结合BCR连续提取法分析形态转化。

【Changes of DO and pH in sediment】
实验显示LMB+CaO₂组在沉积物0-(-5mm)区域溶解氧(DO)浓度较单一处理组提升18.00 μmol L^-1，pH稳定在7.5-8.2区间。这种微环境优化为铁锰氧化创造了理想条件。

【Effects of tungsten and cobalt under LMB capping】
LMB单独处理时，其释放的镧(III)与WO₄^2-形成La₂(WO₄)₃沉淀，使非特异性吸附态(W1)和特异性吸附态(W2)向稳定态(W3)转化。而CaO₂的加入进一步通过生成的新生态铁锰氧化物提升对Co的吸附，使可溶性Co浓度降至0.71 μg L^-1。

【Conclusion】
研究揭示LMB+CaO₂的协同作用存在三重机制：CaO₂持续供氧维持铁锰氧化态，其溶解产生的Ca²⁺与WO₄^2-/PO₄^3-共沉淀，同时生成的羟基氧化物有效吸附DOM-Co复合物。这种组合使W和Co的稳定态占比分别提升37.2%和29.8%，最大释放通量降低至负值(-0.21 μg m^-2 d^-1)，表明沉积物从污染源转变为吸附汇。

该研究不仅证实氧化材料与吸附剂联用的可行性，更创新性地提出"微环境调控-形态转化-双向固定"的协同控制理论。相较于传统单材料处理，这种组合策略将重金属控制周期从数月延长至理论上的数年，为湖泊沉积物修复提供了兼具工程实用性和科学前瞻性的解决方案。特别值得注意的是，该方法对DOM干扰的克服，以及实现W"负释放"的突破，为复杂环境介质中重金属治理树立了新范式。