本站消息 近日，学校资源与环境学院云南省农田无公害生产创新团队在重金属污染控制与环境矿物学研究领域取得重要进展。梁新然副教授为第一兼通讯作者，与国内外合作者共同完成的研究论文Anomalous Heavy Metal Sequestration via MnO₂ Layer-to-Tunnel Transformation被国际权威Nature index期刊ACS Nano（中科院双一区TOP期刊，IF：16.1）发表。该研究揭示了层状δ-MnO₂向隧道结构α-MnO₂转变过程中，Pb²⁺可在δ-MnO₂发生定向附着，并进入α-MnO₂隧道结构，实现由表面吸附向结构封存的转变，从而形成异常增强且持久稳定的固定效应。

不同于“矿物结晶化会削弱重金属固定、甚至导致释放”的传统认识，研究发现，该相变过程不仅未引起Pb²⁺大量释放，反而显著提高其固定量和稳定性。研究还表明，Pb²⁺首先与δ-MnO₂表面的K⁺发生交换，随后在δ-MnO₂组装转化为α-MnO₂时再进入新生成隧道结构中实现封存。通过XRD、XAFS、AC-HRTEM及DFT计算等手段，团队证实这一现象源于矿物结构重构驱动的深度封存机制。

进一步比较不同金属离子在外表面吸附、隧道壁取代和隧道内封存的不同结合方式下的行为后发现，Pb²⁺、Ba²⁺、Ag⁺和K⁺等与隧道尺寸（1.13-1.48 Å）匹配的离子可进入α-MnO₂的2×2隧道并实现更稳定的结构封存；Co²⁺等小离子则更倾向于在隧道壁发生同晶置换；Cd²⁺和Zn²⁺等较小离子主要表现为表面吸附，难以进入隧道内部，从而呈现矿物隧道结构对不同尺寸金属离子具有明显的选择性固定特征。这一机制不仅适用于Pb²⁺，也为多类重金属离子的差异化稳定化调控提供了新的理论依据。

这一研究不仅对隧道结构晶体形成过程中重金属固定机制的认识具有重要意义，也为污染土壤和废水中重金属的长期稳定化治理、环境修复材料的结构设计以及选择性金属捕获策略的构建提供了新的理论依据和研究思路

云南农业大学为论文第一完成单位，梁新然副教授为本文第一作者兼通讯作者，华中农业大学冯雄汉教授和万彪教授为共同通讯作者，云南农业大学祖艳群教授、湛方栋教授、王磊副教授，华中农业大学国家杰青谭文峰教授，河南科技大学郭发扬副教授，德国图宾根大学Muammar Mansor研究员，韩国国立昌原大学Haesung Jung副教授，美国北卡罗来纳州立大李慧助理教授，法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学Bruno Lanson教授和美国工程院院士华盛顿大学James. J. De Yoreo教授提供指导。硕士研究生胡浩然、高新豫参与部分研究工作。该工作得到国家自然科学基金项目（42367005，42407326，42377303和W2521004）、国家自然科学基金优秀青年科学基金项目(海外)项目和华中农业大学中央高校基本科研业务费专项资金资助。

全文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.6c00961

（未经允许 严禁转载）