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、放射毒性強、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)域重點關(guān)注的科學(xué)問題之一。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程和微觀機制已經(jīng)較為清楚。但是，云母類礦物風(fēng)化過程如何調(diào)控RCs的環(huán)境行為，RCs的吸附過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)化過程等問題尚不清楚。這些問題對環(huán)境系統(tǒng)中RCs的時空演化、遷移轉(zhuǎn)化和環(huán)境風(fēng)險的預(yù)測和評估造成了挑戰(zhàn)。 

　　針對上述問題，中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院（以下簡稱“西北研究院”）范橋輝研究團隊系統(tǒng)研究了云母礦物風(fēng)化和RCs吸附之間的相互作用過程和機制，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同時發(fā)生。重點考察了不同反應(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。無論風(fēng)化和吸附的順序如何，風(fēng)化作用可促進云母礦物產(chǎn)生更多的強親和力位點，提高了Cs在云母礦物表面的強吸附態(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。該研究獲國家自然科學(xué)基金（21876172和21906073）、中科院青年創(chuàng)新促進會、中科院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團隊計劃、自然資源部黃河上游戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源重點實驗室和甘肅省油氣資源研究重點實驗室共同資助。 

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