近日，广东省土壤与地下水污染防控及修复重点实验室开放基金项目获得者魏巍副教授在European Physical Journal Plus和International Journal of Biological Macromolecules期刊上发表了题为Application of fractional differential equation to interpret the dynamics of dissolved heavy-metal uptake in streams at a wide range of scales（论文1）、Effects of macromolecular humic/fulvic acid on Cd(II) adsorption onto reed-derived biochar as compared with tannic acid（论文2）的文章。上述研究分别展示了在重金属污染物在土壤和水体中迁移转化过程和DOM影响生物炭环境应用方面的研究进展。

论文1研究了重金属污染物在通过潜流交换带中的土壤、水体之间发生迁移、转化的规律和新的数值模拟方法。天然土壤和水体的非均质性，导致重金属污染物的运移规律不再符合基于Fick定律的传统理论。通过开发基于时、空非费克定律的新的随机水文学物理模型，定量揭示了重金属污染物通过小尺度（厘米级）潜流带、以及区域尺度（公里级）流网的动态规律和长期演化。研究结果为复杂、多尺度的水土环境中重金属污染的防治、预测等提供数理基础。

论文2介绍了不同分子量的DOM（胡敏酸、富里酸和单宁酸）对生物炭去除重金属镉的影响。DOM广泛存在于水体和土壤环境中，能够影响生物炭表面特性及重金属的形态。在pH<6.0时，DOM可以强烈吸附在生物炭的表面，增加吸附位点，提高对镉离子的吸附，其中小分子的单宁酸可以填充进生物炭表面的微孔中，促进生物炭吸附镉的能力显著高于胡敏酸和富里酸；当pH>6.0时，生物炭对DOM的结合能力较弱，同时DOM与镉离子结合形成水溶性络合物，不利于镉的吸附。基于FTIR、XRD、SEM-EDS分析，阐述了DOM影响下生物炭对镉离子的吸附机理。研究结果对于优化生物炭的表面特性、改善其对重金属的去除效果有一定科学价值。

附图1：流域尺度下Mn的穿透曲线：观测值（点）和模拟值（线）。

附图2：DOM对生物炭吸附镉离子的影响.（a. 溶液pH的影响; b. 生物炭的等电点c. DOM浓度的影响）

上述研究工作得到了广东省土壤与地下水污染防控及修复重点实验室（No. 2017B030301012）的支持。

作者简介：

魏巍，博士，南京师范大学副教授。主要从事重金属污染土壤和水体的化学修复及相关功能材料的应用研究。主持完成了国家自然科学基金青年项目、教育部博士点基金和江苏省自然科学基金面上项目各一项，发表SCI收录论文20余篇。

论文信息及链接：

Puckett M.H., Zhang Y.*, Lu B.Q., Lu Y.H., Sun H.G., Zheng, C.M., Wei W., 2019. Application of fractional differential equation to interpret the dynamics of dissolved heavy-metal uptake in streams at a wide range of scales. The European Physical Journal Plus, 134(8), 377. DOI: 10.1140/epjp/i2019-12897-1.

https://doi.org/10.1140/epjp/i2019-12897-1

Wang Y., Li Y.M., Zhang Y., Wei W.*, 2019. Effects of macromolecular humic/fulvic acid on Cd(II) adsorption onto reed-derived biochar as compared with tannic acid. International Journal of Biological Macromolecules, 134, 43-55. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2019.05.039.

https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.05.039