科學家發現了一種天然的鐵礦物，能夠在受污染的土壤中捕捉有毒的鉻，同時也能鎖定碳，這為工業和礦業現場的清理提供了一種潛在的低能耗策略。這項研究專注於六價鉻（Cr(VI)），這是一種高度毒性且具有流動性的污染物，常見於電鍍廠、皮革廠和礦尾石中。由於其易溶於水，六價鉻能夠擴散至地下水，並對健康造成嚴重威脅。
由同濟大學的董斌教授領導的研究團隊調查了溶解有機物與不同鐵（氧氫）氧化物之間的相互作用，如何使鉻固定。研究結果顯示，不是所有的鐵礦物都表現得一樣。團隊發現，低結晶度的鐵礦物，特別是氫氧化鐵（ferrihydrite），在還原和固定 Cr(VI) 方面，顯著優於其他結晶形式，如針鐵礦（goethite）和赤鐵礦（hematite）。
氫氧化鐵的結構與其他更穩定的結晶礦物不同，具有無序的結構和高反應性的表面。這使它能更有效地將溶解的有機物和鉻直接吸附到其表面。在許多修復系統中，化學反應通常在周圍水中發生，然後污染物再附著到表面上。相較之下，氫氧化鐵促進了所謂的「表面優先」過程，無論是有機分子還是鉻都會在礦物表面累積，加速還原和穩定化。
這種礦物利用多重結合機制，包括靜電吸附、配體交換和晶格掺入，來固定鉻和碳。這種結合創造了一個更穩定的固定路徑。董斌教授指出，自然界本身具有過濾系統，但並非所有礦物都是平等的。透過理解有機物與鐵礦物之間的分子相互作用，可以設計更智能、基於自然的解決方案，以清理重度污染的礦土，同時幫助地球儲存更多碳。
這一過程還帶來了次要好處。隨著有機物與氫氧化鐵結合，碳也與礦物表面相關聯，這限制了其分解，並減少其以二氧化碳形式返回大氣的可能性。為了驗證實驗室的發現，團隊進行了使用實際受污染礦土的浸出實驗。當有機物與土壤中天然存在的鐵礦物相互作用時，鉻的流動性顯著下降，顯示出地下水污染的風險降低。
研究人員使用超高分辨率質譜和先進的電子顯微鏡追踪反應過程中的分子相互作用。這些工具使他們能夠觀察到在鉻還原過程中，溶解的有機化合物是如何轉變和吸附的。這項工作為設計依賴天然材料而非高能耗化學處理的修復策略提供了框架。透過針對低結晶度的鐵礦物，環境工程師或許能夠增強 Cr(VI) 污染地區的原位清理。
除了修復，這些發現也加深了對鐵、碳和鉻在土壤和沉積物循環中互動的理解。這些見解可能會影響未來的污染控制和碳管理方法。該研究已發表在《碳研究》期刊上。
