近日，环境学院沈飞教授团队在N1级自然指数期刊Water Research（IF=12.8）上发表题为“How does adsorptive fractionation of dissolved black carbon on ferrihydrite affect its copper binding behaviors? A molecular-scale investigation”（溶解性黑炭在水铁矿表面分子分馏对结合铜的影响机制）的研究论文。团队黄梅副教授为论文第一作者，赵丽讲师和沈飞教授为共同通讯作者，四川农业大学为第一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金、四川省重点研发项目、四川省自然科学基金的资助。

黑炭是由生物质及化石燃料衍生得到的含碳颗粒，因其在碳循环、污染物迁移与土壤调节等过程中的重要作用而备受农业和环境领域的广泛关注。经降雨、灌溉等过程，黑炭可向环境系统中释放水溶性组分，即溶解性黑炭。溶解性黑炭每年向水生环境的输入量可达到26.5 Tg，具有活性高、流动性强等特征，可对水-土界面重金属的迁移转化产生重要影响。溶解性黑炭对重金属的结合作用与其结构和组分密切相关。在土壤和沉积物中，矿物介导的溶解性黑炭吸附分馏可能引起其组分特征改变，进而影响重金属的环境命运，然而相关分子机制此前不甚明确。因此，该研究通过剖析溶解性黑炭-水铁矿界面的分子分馏机制、非矿物结合态分馏组分与重金属的互作规律、分馏组分分子组成与结合能力的耦合关系，发现了溶解性黑炭在水-水铁矿界面分子分馏会降低非矿物结合态分馏组分与重金属的结合能力，创新性构建了溶解性黑炭的分子量和组成结构与其结合重金属功能之间的匹配机制，揭示了水铁矿吸附分馏作用对溶解性黑炭结合重金属的影响规律。该研究对于准确认识土壤-水环境中重金属的环境行为以及溶解性黑炭的潜在影响具有重要意义。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.121128