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瞿晓磊副教授研究组在无机颜料重金属污染过程方向取得新进展

       镉系颜料具有颜色饱满鲜明、稳定性高和耐腐蚀性好的特点,广泛应用于陶瓷、塑料、玻璃、涂料等行业。镉是我国土壤污染中最常见的污染物,对生态环境和人体健康危害极大。镉系颜料中的镉元素是否会对人类健康和生态环境构成风险目前颇有争议,阻碍了其生产和使用的科学管理。目前,国际和国内安全限量标准(Standards ISO 4620:1986, BS 6857-1987, HG 2351-1992)均基于镉系颜料的浸出实验结果;也即假设镉释放过程由溶解平衡控制。由于镉系颜料的溶度积常数极小,通常认为镉溶出的风险很低。
       我院瞿晓磊副教授研究组针对镉系颜料的半导体特性,基于实际水环境条件,研究了商业镉系颜料由自然光照引发的镉释放过程及其反应机理。研究结果显示,由于光生空穴和颜料晶格间的反应,水体中的镉系颜料在光照下发生快速溶解。水化学条件可通过改变能带位置、竞争光生空穴、和惰化反应界面影响镉释放动力学。研究结果指出,天然环境中镉系颜料的镉溶出主要由其光蚀过程控制;同时镉释放过程快速且彻底,带来显著的环境风险。因此,目前使用的基于溶解平衡的安全限量标准无法准确地评估和管控镉系颜料的环境风险。
图1. (左)镉红光溶解原理示意图(右)光照下镉离子释放动力学和现象变化

       这一研究成果近日发表于环境科学领域重要期刊Environmental Science & Technology (DOI: 10.1021/acs.est.7b00654),论文第一作者为刘慧婷博士研究生,通讯作者为瞿晓磊副教授。该研究得到了国家重点基础研究发展计划(2014CB441103)、国家自然科学基金(21622703, 21407073, 21225729, 21237002, 21507056)、江苏省科技厅(BE2015708)和环境化学与生态毒理学国家重点实验室开放基金(KF2014-11)的资助。

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