[發(fā)明專利]一種快速測(cè)定金屬硫化物礦物在土壤中風(fēng)化活化能的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010650288.2
• 申請(qǐng)日: 2020-07-08
• 公開（公告）號(hào): CN111735866B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉慶友;王帥;馮曉楠;鄭凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01N27/416
• 分類號(hào): G01N27/416
• 代理公司: 北京東方盛凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 謝秀娟

本發(fā)明公開了一種快速測(cè)定金屬硫化物礦物在土壤中風(fēng)化活化能的方法，涉及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明首先將金屬硫化物礦物制備成電極，將風(fēng)干土壤配制成土壤溶液，通過開展不同溫度下金屬硫化物礦物在土壤溶液下的電化學(xué)極化曲線測(cè)試，得到金屬硫化物礦物在土壤溶液下的電化學(xué)極化曲線，然后對(duì)得到的曲線采取Tafel外推，得到金屬硫化物礦物在土壤溶液下的腐蝕電流密度，根據(jù)腐蝕電流密度i_corr與溫度T之間的關(guān)系式，計(jì)算得到金屬硫化物礦物在土壤中風(fēng)化的活化能。本發(fā)明的測(cè)定方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)金屬硫化物礦物在土壤中風(fēng)化活化能的快速測(cè)定，同時(shí)本發(fā)明操作簡(jiǎn)單且實(shí)驗(yàn)成本低，為測(cè)定礦物在不同土壤中的活化能提供了理論基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種快速測(cè)定金屬硫化物礦物在土壤中風(fēng)化活化能的方法。

背景技術(shù)

土壤是重金屬富集和累積的重要場(chǎng)所，當(dāng)前，土壤污染問題日益受到國(guó)家的重視。

草甸土和鹽堿土是我國(guó)兩種常見的土壤。在我國(guó)，草甸土的分布較廣，面積約有2507.05萬公頃，主要位于東北地區(qū)、內(nèi)蒙古及西北地區(qū)的平原或盆地。我國(guó)鹽堿地總面積為9900萬公頃，約占陸地面積的10.3％，主要分布在東北、西北和華北地區(qū)，且每年以1.5％的速度增長(zhǎng)[呂貽忠等.土壤學(xué).中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2008.；王春裕.中國(guó)東北鹽漬土.北京:科學(xué)出版社,2004.]。

金屬硫化物礦物是常見礦物種類之一，受金屬硫化物礦物污染的土壤廣泛存在，并隨著人類活動(dòng)呈增加趨勢(shì)。其來源包括自然和人為因素，自然因素是含有金屬硫化物礦物的巖石經(jīng)過風(fēng)化、搬運(yùn)和沉積，流落到土壤中[曾希柏,蘇世鳴,吳翠霞,王亞男.農(nóng)田土壤中砷的來源及調(diào)控研究與展望.中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào),2014,16(2):85-91.]；人為因素主要是采選及運(yùn)輸過程經(jīng)過細(xì)磨的礦物顆粒可能經(jīng)由礦山排水或大氣沉積從礦山、尾礦或廢巖場(chǎng)轉(zhuǎn)移到附近的土壤中[Aslibekian O,Moles R.Environmental risk assessment ofmetals contaminated soils at Silvermines abandoned mine site,Ireland.Environ.Geochem.Health,2003,25(2):247-266.]。

在地球表面水和氧氣的作用下，使得金屬硫化物礦物氧化而變質(zhì)，即為風(fēng)化作用，硫化物礦物的風(fēng)化是引起環(huán)境問題，諸如礦山酸性排水和重金屬離子污染等的重要因素之一，且其風(fēng)化作用造成的影響可以長(zhǎng)期存在。金屬硫化物礦物的風(fēng)化會(huì)造成重金屬富集在植物體內(nèi)，通過食物鏈進(jìn)入動(dòng)物和人體，對(duì)人類的生命健康造成嚴(yán)重威脅[Nieva NE,BiaG,Garcia MG,et al.Synchrotron XAS study on the As transformations during theweathering of sulfide-rich mine wastes.Science of The Total Environment,2019,669:798-811.]。

金屬硫化物所處的自然環(huán)境對(duì)其風(fēng)化作用有著重要的影響。金屬硫化物礦物自身的電子結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu)決定了其自然環(huán)境下的風(fēng)化作用，并且在本質(zhì)上是個(gè)電化學(xué)腐蝕過程。以常見的金屬硫化物黃鐵礦和砷黃鐵礦為例，他們的風(fēng)化機(jī)制被認(rèn)為是[Weber PA,Stewart WA,Skinner WM,Weisener CG,Thomas JE,Smart RSC.Geochemical effects ofoxidation products and framboidal pyrite oxidation in acid mine drainageprediction techniques.Appl.Geochem.2004,19:1953-1974.；Deng S,Gu GH.Anelectrochemical impedance spectroscopy study of arsenopyrite oxidation in thepresence of Sulfobacillus thermosulfidooxidans.Electrochim.Acta,2018,287:106-114.]：