第八届青年地学论坛

      环境中高风险的砷会直接或间接污染土壤和地下水资源，而铁基材料可以通过稳定化反应将砷转化为低溶解度和迁移能力弱的形态赋存，使之成为应用范围广泛的砷修复策略。然而，由于稳定化过程影响因素众多，其修复效率往往不高，并且原位微观作用机制一直是研究的难点。为了可视化原位模拟铁基材料修复砷污染的稳定化过程，本研究采用一维凝胶逆扩散体系，探究铁基材料与砷的稳定化反应在孔隙空间中的微观时空演变过程和稳定化效率的影响机制。研究发现，在酸性条件下改变Fe(Ⅲ)/As(Ⅴ)摩尔比值，当铁浓度逐渐增高，稳定化产物的粒径逐渐增大，当Fe(Ⅲ)/As(V)=2.4时，沉淀物中砷含量最高，砷的稳定化效率最大；改变砷溶液的初始pH值，产物随着pH值的升高逐渐呈现出蜂窝多孔状形貌特征，稳定化效率最佳的条件为pH=1.5。而Fe(II)与As(V)的反应在碱性条件下更容易进行，形成的产物形貌更多样化；反应锋面更加偏向阴离子一侧，在不同反应位点形成形貌不同的沉淀物，主要经历从无定形到针铁矿到磁铁矿再到无定形的转变，其中砷稳定化效率最好的形态为针铁矿。在二价铁水解氧化成铁氧化物吸附砷的过程中，自发形成时空上周期性交替出现的Liesegang环带现象。通过控制氧化速率小于成核结晶的速率，可以提高稳定化砷的效率及产物的稳定性。本研究通过探究铁基材料对砷的微观修复过程，在控制摩尔比和pH值等影响因素的条件下揭示出反应产物的生成难易程度，可为砷的土壤修复机制研究提供可视化依据。

砷；铁基材料；稳定化修复；微观机制