不同環(huán)境條件下Mn（II）在磁鐵礦表面的催化氧化

秦張杰，胡康生＊，梁 豐，馮雄漢，張 嵚，何小林，蘭 帥*

（1.江西農(nóng)業(yè)大學 國土資源與環(huán)境學院/江西省鄱陽湖流域農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)重點實驗室，江西 南昌 330045；2.華中農(nóng)業(yè)大學 資源與環(huán)境學院，湖北 武漢 430070；3.江西省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，江西 南昌 330045）

【研究意義】土壤環(huán)境中的鐵和錳都是活性很強的變價元素，因此經(jīng)常會參與土壤中各種氧化還原反應(yīng)，如有機質(zhì)的氧化降解[1-3]和污染金屬離子的形態(tài)毒性變化等[4-7]。由于鐵和錳在化學性質(zhì)上很接近，故兩者的地球化學行為緊密相關(guān)，常在不同環(huán)境中共存，尤其是在南方紅壤中水旱交替的環(huán)境下，兩者常在不同環(huán)境因素的影響下形成不同的鐵錳共生體[8-10]，進而對共存物質(zhì)的氧化還原行為產(chǎn)生不同的影響[4,11-12]。其中錳是土壤中含量最多的微量元素，其在土壤溶液中主要以離子態(tài)Mn（II）形態(tài)存在，Mn（II）的氧化沉淀過程在共存物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化反應(yīng)中起著舉足輕重的作用[13-15]。雖然在熱力學理論基礎(chǔ)上Mn（II）在一定電子活度、pH范圍內(nèi)可以發(fā)生自動催化氧化，但事實上均質(zhì)體系下Mn（II）被O2氧化的速率在pH 值小于8.5 條件下極為緩慢，即使在溶解氧存在的條件下也可處于未氧化階段長達7 年[16-17]。然而，Mn（II）的氧化沉淀速率和程度可以通過多相的催化促進作用被顯著提高，如當細菌、金屬氧化物或其他細小顆粒存在時可促進Mn（II）的氧化沉淀，O2會加速這一過程[17-19]。而大量研究已經(jīng)證實，土壤中與錳時常共存的水鐵礦和針鐵礦等氧化鐵可通過界面催化或電化學催化等途徑催化與其共存Mn（II）的氧化沉淀，且產(chǎn)物類型和數(shù)量受環(huán)境pH、共存物質(zhì)（如腐殖質(zhì)）、催化礦物特性和Mn（II）初始反應(yīng)濃度等影響[15,17,19-20]。……