科学家发现一种天然铁矿物，能够在污染土壤中捕获有毒铬并储存碳，为工业和采矿场地清理提供了低能耗策略。该研究聚焦六价铬（Cr(VI)），这是一种高毒性、易移动的污染物，常见于电镀厂、制革厂和矿山尾矿，易溶于水并可能扩散到地下水中，带来健康风险。

由同济大学董斌教授领导的研究团队调查了溶解有机质如何与不同铁（氧氢）氧化物相互作用来固定铬。研究显示，低结晶度铁矿物，特别是水铁矿，在还原和固定Cr(VI)方面比针铁矿和赤铁矿等结晶度更高的形式更有效。

与更稳定的结晶矿物不同，水铁矿具有无序结构和高反应活性表面，能更直接结合溶解有机质和铬。在许多修复系统中，化学反应在污染物附着表面前发生在周围水中；而水铁矿促进了“表面优先”过程，有机分子和铬在表面积累，加速还原和稳定化。

该矿物依赖静电吸附、配体交换和晶格掺入等多种机制固定铬和碳，创造更稳定途径。董斌教授表示：“自然界有内置的过滤系统，但并非所有矿物都生而平等。”通过理解有机质和铁矿物间分子相互作用，可设计基于自然的解决方案，清理污染矿山土壤并帮助储存更多碳。

这一过程还带来额外好处：当有机质与水铁矿结合时，碳关联到矿物表面，限制其分解，减少作为二氧化碳返回大气的可能。研究团队使用实际污染的矿山土壤进行淋溶实验验证，发现有机质与土壤中铁矿物相互作用时，铬迁移性显著下降，表明地下水污染风险降低。

研究人员使用超高分辨率质谱和先进电子显微镜追踪反应中的分子相互作用，观察溶解有机化合物在铬还原过程中如何转化和结合。这项工作为设计依赖天然材料而非能源密集型化学处理的修复策略提供框架，通过针对低结晶度铁矿物，环境工程师可能增强铬污染景观的原位清理。

除了修复，这些发现加深了对铁、碳和铬循环在土壤和沉积物中相互作用的理解，可能影响未来污染控制和碳管理方法。该研究发表在《碳研究》杂志上。