土壤中有机质镉的同位素组成特征：来自第一性原理计算的约束

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法来精确量化有机质表面配合物(OSCs)和金属-有机框架(MOFs)形成过程中产生的镉(Cd)同位素平衡分馏。计算结果表明,25℃下OSCs和水溶液之间的Cd同位素平衡分馏较小且无明显的选择性,Δ^114/110Cd_(OSCs-Cd(aq))=-0.34‰～0.02‰。相反,Cd²⁺一旦从OSCs转换为MOFs时,Cd同位素将产生极大的分馏,Δ^114/110Cd_(MOFs-Cd(aq))=-1.92‰～-0.29‰。此外,Cd的第一配位层中出现的N和S原子越多,MOFs与水溶液之间的Cd同位素平衡分馏越大。计算结果范围覆盖了实验测定的表层土壤Cd同位素分馏,表明土壤有机质中Cd的不同赋存状态控制着其同位素组成。最后,这些分馏数据丰富了Cd同位素数据库,便于学者们定量地使用Cd同位素手段来限定Cd的迁移转化过程。