生物成因水钠锰矿吸附Cu(Ⅱ)的精细结构及环境效应

摘要

水钠锰矿作为自然界分布最广泛的锰氧化物,对环境中的重金属离子如Cu(Ⅱ)具有较好的吸附固定功能.已有研究表明,微生物氧化Mn(Ⅱ)形成水钠锰矿是自然界水钠锰矿的主要成因机制之一.微生物成因的水钠锰矿在结构上与六方水钠锰矿类似,但在锰空位含量和分布、Mn(Ⅲ/Ⅱ)掺杂量等精细结构上与非生物成因水钠锰矿存在差异.水钠锰矿精细结构将影响Cu(Ⅱ)吸附机制:当Cu(Ⅱ)进入水钠锰矿结构中时,既可直接进入锰空位(INC型),也可吸附于空位上(TCS型),还能以多核团簇的形式结合在结构层边缘(DES或DCS型).Cu(Ⅱ)的不同吸附方式和结构配位会反过来影响水钠锰矿自身的结构转变.本研究聚焦于锰氧化菌Pseudomonas putida MnB1氧化生成的水钠锰矿(以下称"生物水钠锰矿")吸附Cu(Ⅱ)的精细结构特征,同时与合成六方水钠锰矿(以下称"非生物水钠锰矿")进行比较分析,并进一步探究Cu(Ⅱ)固着之后水钠锰矿的结构稳定性.