蒋郑峰等在《Environmental Research》上发表研究论文：“磺化炭-DOM与矿物质的结合特性：分子分馏及其对Cu(II)固定化的促进作用”。该论文系统揭示了磺化炭（SBC）释放的溶解性有机质（DOM）在水铁矿（Fh）和高岭石（Kl）两种典型土壤矿物界面的选择性吸附分馏行为，及其对重金属铜迁移与固定的差异化调控机制，为磺化炭在土壤重金属修复中的应用提供了分子层面的理论依据。

重金属污染是严峻的全球性环境挑战。生物炭作为一种金属钝化剂，因对重金属的高吸附容量、环境兼容性和成本效益而受到广泛关注。磺化炭（SBC）是经化学改性引入含氧和含硫官能团（如-OH、-COOH、-SO₃H、-SH）的碳材料，显著提升了重金属固定能力，在污染土壤修复与改良方面展现出良好潜力。然而，在田间条件下，灌溉、降雨和淋溶过程会导致生物炭释放溶解性有机质（DOM），这部分DOM可与土壤矿物发生吸附、共沉淀等相互作用，也可能与重金属直接络合，从而影响重金属的迁移性和生物有效性。

SBC-DOM的分子组成与天然有机质和传统生物炭DOM存在显著差异。SBC-DOM表现出高丰度硫杂原子化合物（CHOS/CHONS），具有更高的饱和度和极性。但这种独特组成是否遵循与传统DOM相同的矿物分馏规律？矿物分馏究竟是抑制还是增强了SBC-DOM促进Cu(Ⅱ)迁移的能力？这些问题此前尚不明确。

针对上述科学问题，研究团队选取水铁矿（Fh）和高岭石（Kl）作为代表性土壤矿物，以Cu(Ⅱ)为目标重金属，综合运用吸附动力学、等温线模型、三维荧光光谱、同步荧光光谱、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）以及傅立叶变换离子回旋共振质谱（ESI FT-ICR MS）等多种分析技术，系统解析了SBC-DOM-矿物-Cu(Ⅱ)三元体系中的相互作用机制。

研究发现，水铁矿对SBC-DOM的吸附容量（5.4 mg C·g⁻¹）显著高于高岭石（3.5 mg C·g⁻¹）。水铁矿凭借其富含羟基和带正电的表面，通过配体交换、静电吸引和氢键作用，优先吸附高O/C（富氧）和高DBE（高芳香性）的组分；而高岭石则通过疏水和静电相互作用，选择性吸附CHON类和疏水性低O/C化合物。矿物驱动的分馏显著改变了残余DOM的组成及其与Cu(Ⅱ)的络合行为：经水铁矿分馏后，DOMF中类蛋白组分的Cu(Ⅱ)络合能力降低，从而降低了DOM介导的金属迁移风险；而经高岭石分馏后，DOMK中类蛋白和类腐殖质组分的Cu(Ⅱ)络合能力均得到增强。此外，SBC-DOM修饰形成的矿物–有机复合物（MOA）显著提升了矿物对Cu(Ⅱ)的固定能力，MOA-Fh的Cu(Ⅱ)吸附容量提升了115.0%，而MOA-Kl仅提升了27.7%

分子机制示意图：阐明了矿物吸附在调控Cu(II)与SBC-DOM相互作用中的双重作用。该过程包括：（i）DOM组分在矿物上的选择性吸附（分子分馏），从而改变残余DOM的铜络合行为；（ii）形成表面经修饰的矿物-DOM复合物，这些复合物对Cu(II)表现出增强的直接吸附能力

这些结果为理解磺化炭在复杂土壤环境中的行为提供了分子层面的证据，并进一步预测了不同矿物体系中的修复效应：在富水铁矿的中性土壤（如水稻土、棕壤）中，SBC的施用可通过“钝化DOM载体相”与“MOA增强表面固定”双重路径有效固定Cu(Ⅱ)；而在高岭石主导的酸性土壤（如红壤、砖红壤）中，同样的施用可能通过残余DOMK介导反而增加Cu(Ⅱ)的流动性，提示此类环境中应考虑与铁基稳定剂联合施用。该研究为磺化炭的精准土壤修复应用提供了重要的理论指导。

该工作是蒋郑峰博士论文的一部分，是中国石油大学（北京）、中国石油石油化工研究院、中科院过程研究所三方合作研究成果。

论文信息如下：

Binding characteristics of sulfonated biochar-DOM with minerals: Molecular fractionation and its facilitation to Cu(II) immobilization

磺化炭-DOM与矿物质的结合特性：分子分馏及其对Cu(II)固定化的促进

Zhengfeng Jiang , Chen He * , Haimeng Yu , Zhimao Zhou , Fei Gao, Quan Shi *

蒋郑峰，何晨*，于海濛，周志茂，高飞，史权*

Environmental Research, 2026, 306, 125074. https://doi.org/10.1016/j.envres.2026.125074

撰稿：蒋郑峰/刘晓丽