石膏（CaSO-2HO）中のセレン酸塩とセレン酸塩の隔離.単結晶電子常磁性共鳴分光法と放射光X線吸収分光法による研究からの知見

Sequestration of Selenite and Selenate in Gypsum (CaSO·2HO): Insights from the Single-Crystal Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy and Synchrotron X-ray Absorption Spectroscopy Study.

• Jinru Lin
• Ning Chen
• Renfei Feng
• Mark J Nilges
• Yongfeng Jia
• Shaofeng Wang
• Yuanming Pan

抄録

石膏は地表で最も一般的な硫酸塩鉱物であり、様々な採掘や工業プロセスにおいて主要な固体副産物であり、セレンを含む重金属（ロイド）汚染の主要な原因となっている。0.02M NaSeO溶液(pH7.5)及び0.02M NaSeO溶液(pH7.5及び9.0)中でゲル拡散法により成長させた石膏結晶には、それぞれ828, 5198, 5955ppmのSeが含まれていた。放射光Se K吸収端X線吸収分光分析の結果、セレン酸塩及びセレン酸塩は、それぞれSe及びSe添加石膏中で支配的な種であることが明らかになった。ガンマ線照射後のSe及びSe添加石膏の単結晶EPRスペクトルからは、5つのセレン中心オキシラジカルが観測された。SeO(I), SeO(II), SeO(III), SeO, HSeOである。前者の3つのラジカルは、石膏構造中の常磁性前駆体SeOがSOに置換されていることを明確に示し、後者の2つのラジカルは、SeOがSOに置換されていることを確認した。これらの結果は、石膏がセレン酸塩と亜セレン酸塩の両方を石膏構造中に隔離する能力を持っているが、前者を好むことを示しており、セレンオキシアニオンの移動度とバイオアベイラビリティーの重要な制御を確認し、中性からアルカリ性の条件下でのセレン汚染の浄化に石膏を最適に利用できることを示している。

Gypsum is the most common sulfate mineral on Earth's surface and is the dominant solid byproduct in a wide variety of mining and industrial processes, thus representing a major source for heavy metal(loid) contamination, including selenium. Gypsum crystals grown from the gel diffusion technique in 0.02 M NaSeO solution at pH 7.5 and 0.02 M NaSeO solutions at pH 7.5 and 9.0 contain 828, 5198, and 5955 ppm Se, respectively. Synchrotron Se K-edge X-ray absorption spectroscopic analyses show that selenite and selenate are the dominant species in Se- and Se-doped gypsum, respectively. The single-crystal EPR spectra of Se- and Se-doped gypsum after gamma-ray irradiation reveal five selenium-centered oxyradicals: SeO(I), SeO(II), SeO(III), SeO, and HSeO. The former three radicals provide unequivocal evidence for the substitution of their paramagnetic precursor SeO for SO in the gypsum structure, while the latter two confirm the replacement of SeO for SO. These results demonstrate that gypsum has a significant capacity for sequestrating both selenite and selenate in the structure but has a marked preference for the former, thus confirming important controls on the mobility and bioavailability of selenium oxyanions and pointing to optimal applications of gypsum for remediating selenium contamination under neutral to alkaline conditions.