土壤和地下水重金属污染物迁移转化行为研究
刘媛媛副教授团队与南方科技大学刘崇炫教授团队合作，近日在美国哥伦比亚河汉福德地区土壤和地下水重金属污染物迁移转化行为研究中又取得重要成果。该合作团队研究了美国哥伦比亚河汉福德地区潜流带沉积物对Cr的还原固化动力学，建立了多速率模型来处理沉积物化学非均质性导致的模型参数难以推广的难题，并将其应用于模拟场地Cr(VI)的反应迁移行为。
沉积物中的Fe(II)是还原Cr(VI)并将其固化的主要还原剂。Fe(II)在沉积物表面和矿物中具有多种赋存状态，导致其反应活性差异较大，不同地方的沉积物对Cr(VI)的还原速率差异非常大。合作团队通过化学分步提取法将活性Fe(II)分为三个组分，赋予不同的氧化-还原速率常数。该组常数不但可以同时模拟4种性质差异较大的沉积物对Cr(VI)的还原动力学，还可以模拟这些沉积物按不同组分混合后对Cr(VI)的还原动力学。上述研究中的重要成果为：建立了能够普遍适用于哥伦比亚河汉福德地区沉积物的Fe(II)还原Cr(VI)的多速率模型。该模型建立后，合作团队将其用以处理野外场地沉积物的化学非均质性，并模拟了Cr(VI)在哥伦比亚河汉福德地区潜流带的反应迁移行为。
图1. 含Fe(II)沉积物还原Cr(VI)的多速率模型建立
图2. Cr(VI)在哥伦比亚河潜流带中的反应迁移行为
上述成果以“A generalized-rate model for describing and scaling redox kinetics in sediments containing variable redox-reactive materials”为题于2018年3月发表在环境、水资源学科NI期刊《Environmental Science & Technology》上，刘媛媛副教授为共同第一作者，刘崇炫教授为通讯作者。模型的应用以“Model-based analysis of the effects of dam-induced river water and groundwater interactions on hydro-biogeochemical transformation of redox sensitive contaminants in a hyporheic zone”为题与2018年9月发表在水资源学科期刊《Water Resource Research》上，刘媛媛副教授为合作者，刘崇炫教授为通讯作者。
该研究获得美国能源部（DOE）、中国国家自然科学基金（41773111、41502233、41572228、41521001）、国家留学基金委（2015M582305）、南方科技大学（G01296001）、中国地质大学（CUG170410）、广东省土壤与地下水污染防控及修复重点实验室（2017B030301012）等项目和机构的资助。