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余博文,May 30, 2025
海洋中Zn主要的输入源来自河流和大气沉降，通过生物和非生物作用进入到沉积物中。在沉积环境中溶液与次生矿物组成界面，界面吸附是指溶质与溶液组成界面上富集的过程，可以控制Zn在各个储库的间循环的关键过程。
图1 海洋中Zn同位素地球化学循环(Tassiane et al., 2024)
太平洋Zn同位素循环关键过程
图2 Zn在铁（氢）氧化物中吸附导致重Zn同位素富集(Sieber et al., 2023)
作者分析溶解态Zn浓度和δ⁶⁶Zn，结合营养盐数据，建立一个机制模型，发现Zn在下沉的有机颗粒上的吸附，随后在深层因颗粒物分解而重新释放回溶解态的过程，即可逆清除；在上层海洋中，通过清除作用去除同位素重Zn导致表层水体中轻Zn富集。接着重Zn被释放回水柱，载体颗粒再矿化，导致重Zn同位素在中深度海洋富集。
Zn同位素在基性岩风化过程中的分馏行为
图3 Zn在铁（氢）氧化物中吸附导致重Zn同位素富集(Lv et al., 2020)
作者研究南卡罗来纳剖面，Zn可以通过吸附或同构取代结构中的Fe3+，在次生铁（氢）氧化物中富集，南卡罗来纳剖的面δ66Zn、δ56Fe和Fe3+/FeT比值的耦合上升是由于重Zn同位素重在Fe3+（氢）氧化物上吸附的结果。
关键科学问题：矿物导致Zn吸附差异的原因：1.表面电荷差异2.矿物表面溶解常数3.比表面积
低离子强度下水钠锰矿吸附过程Zn同位素分馏
图4 水钠锰矿吸附过程Zn同位素分馏(Bryan et al., 2015)
低离子强度下，吸附导致较轻的Zn同位素优先在水钠锰矿上富集，与封闭系统可逆平衡同位素效应一致，导致较轻的Zn同位素在bir表面轻微富集，但也与瑞利趋势相似，表明不可逆动力学效应。结合结果分析在100h内由于轻同位素优先吸附有短暂的动力学同位素效应，在100-1680h达到平衡状态（考虑误差范围）。
在高离子强度下水钠锰矿吸附过程Zn同位素分馏
图5 高离子强度下水钠锰矿吸附过程Zn同位素分馏(Bryan et al., 2015)
高离子强度下，重Zn同位素优先被吸附；四面体配位吸附导致矿物富集重Zn同位素。
锰矿吸附过程Zn同位素分馏
Zn2Mn12O24·8H2O Zn2Mn12O24·8H2O Zn2Mn12O24·8H2O Zn2Mn12O24·8H2O
图6 钙锰矿吸附过程Zn同位素分馏(Wang et al., 2022)
八面配位Zn-O范围为2.09-2.14 Å，比四面体配位Zn 1.96-1.98 Å更长；八面体103lnβ 66/64Zn为2.8-3.3‰，四面体Zn为3.5-3.9‰。
铁氢氧化物吸附过程Zn同位素分馏
图7 铁氢氧化物吸附过程Zn同位素分馏
溶液中Zn为八面体配位；Zn在Goe和Fero以四面体配位为主，和部分八面体配位，形成了双齿状的共边和共角配合物；Zn在Lep以四面体为主，形成三齿共面配合物。
γ-Al2O3吸附过程Zn同位素分馏
图8 γ-Al2O3吸附过程Zn同位素分馏(Gou et al., 2018)
溶液中Zn为八面体配位，Zn-O键长为2.06Å；低表面覆盖度，吸附Zn为四面体配位键长Zn-O为1.96Å，主要为双齿单核内球表面络合；高表面覆盖度，Zn-O平均键长为2.04-2.08Å，存在部分八面体中Zn被Al取代。
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