在切諾貝利和福島核事故后，放射性銫（RCs）的地球化學(xué)行為引起了全球科學(xué)家的關(guān)注。由于RCs的半衰期長(zhǎng)、放射毒性強(qiáng)、極易在食物鏈中傳遞和積累，環(huán)境系統(tǒng)中RCs的遷移、轉(zhuǎn)化和循環(huán)等地球化學(xué)過(guò)程是放射性污染防控、核環(huán)境安全和核應(yīng)急等領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注的科學(xué)問(wèn)題之一。云母類礦物是控制RCs環(huán)境地球化學(xué)行為的關(guān)鍵因素之一，RCs在云母類礦物表面的吸附過(guò)程和微觀機(jī)制已經(jīng)較為清楚。但是，云母類礦物風(fēng)化過(guò)程如何調(diào)控RCs的環(huán)境行為，RCs的吸附過(guò)程如何影響云母類礦物結(jié)構(gòu)以及如何響應(yīng)云母風(fēng)化過(guò)程等問(wèn)題尚不清楚。這些問(wèn)題對(duì)環(huán)境系統(tǒng)中RCs的時(shí)空演化、遷移轉(zhuǎn)化和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)和評(píng)估造成了挑戰(zhàn)。 

　　針對(duì)上述問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院（以下簡(jiǎn)稱“西北研究院”）范橋輝研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)研究了云母礦物風(fēng)化和RCs吸附之間的相互作用過(guò)程和機(jī)制，模擬了云母礦物和Cs吸附的三種典型反應(yīng)體系，即（1）云母礦物先風(fēng)化，后吸附Cs；（2）云母礦物先吸附Cs，后發(fā)生風(fēng)化作用；（3）云母礦物風(fēng)化和Cs同時(shí)發(fā)生。重點(diǎn)考察了不同反應(yīng)體系中云母礦物結(jié)構(gòu)和Cs的吸附形態(tài)的變化規(guī)律，闡明了云母礦物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與Cs吸附的內(nèi)在關(guān)系，揭示了云母礦物風(fēng)化和Cs吸附的微觀作用機(jī)制（如圖1所示）。研究結(jié)果表明：風(fēng)化作用和Cs吸附的先后次序顯著影響Cs的吸附量、微觀吸附形態(tài)和云母礦物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。相比于新鮮云母礦物，體系（1）中Cs的吸附量有所下降，而體系（2）和（3）中Cs的吸附量顯著增大。無(wú)論風(fēng)化和吸附的順序如何，風(fēng)化作用可促進(jìn)云母礦物產(chǎn)生更多的強(qiáng)親和力位點(diǎn)，提高了Cs在云母礦物表面的強(qiáng)吸附態(tài)比例，降低了Cs的遷移和轉(zhuǎn)化能力。Cs在云母礦物層間結(jié)構(gòu)的吸附，可誘導(dǎo)層間結(jié)構(gòu)發(fā)生不同程度的塌陷（形成了更加穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)），顯著提升了云母礦物的耐風(fēng)化能力。研究成果進(jìn)一步完善了RCs在云母類礦物表面的吸附理論，為區(qū)域放射性污染治理和防控等提供了理論基礎(chǔ)。 

　　相關(guān)研究成果以 Interactions between micaceous minerals weathering and cesium adsorption 為題發(fā)表在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊 Water Research。西北研究院特別研究助理王威博士為論文第一作者，范橋輝研究員為通訊作者。該研究獲國(guó)家自然科學(xué)基金（21876172和21906073）、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、中科院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊(duì)計(jì)劃、自然資源部黃河上游戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和甘肅省油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室共同資助。 

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