土壤重金属污染对粮食安全及生态系统构成了重大威胁。针对这一难题，段雪院士团队经多年研究，首次提出了“超稳矿化”的学术思想。近年来，团队突破了规模化制备LDHs的关键技术，在重金属污染耕地的修复实践中取得成功；相关产品已在湖南、海南、福建等地镉污染耕地修复工程中规模化应用。同时，团队对“超稳矿化”作用机制的科学本质形成了系统认识。镉砷复合污染治理难度大，原因在于镉和砷在土壤中赋存形态的差异及相反的固化机制。在AsIII和Cd2+复合污染环境中，由于Cd2+的强配位能力，会优先占据活性位点，导致砷的氧化与吸附受到抑制。
基于前期工作，我院段雪院士团队的史文颖副教授、孔祥贵副教授等研究人员，在近日发表的Nature Communications文章中，揭示了超稳矿化深层次的科学本质。充分利用LDHs独特的拓扑转变性质，构筑了MgMn-LDO（层状双金属氧化物）超稳矿化剂，在空间和时间上将AsIII的氧化过程与Cd2+的吸附过程解耦，从而有效缓解竞争抑制效应，实现了砷镉共存体系中的协同高效矿化。基于此，MgMn-LDO在砷镉共存体系中展现出了优异的矿化性能：对AsⅢ和Cd2+的吸附容量分别达821.7 mg/g和1895.6 mg/g，且对砷的矿化速率较单一组分体系提升181倍。更重要的是揭示了“结构拓扑转变介导的吸附–氧化解耦”新机制，为多组分复合污染的协同修复材料设计提供了全新思路。
图1 LDO的吸附量对比图，四级拓扑转变示意图和吉布斯自由能图
【论文链接】https://doi.org/10.1038/s41467-026-68326-2
