典型区域土壤中锑的迁移与微界面过程

由于人类活动和锑化合物的广泛使用，环境中锑污染越来越严重，并成为全球性、热点污染物，已逐渐引起国内外学者的高度重视。中国锑储量和产量居世界之首，并存在锑的高背景含量及地球化学异常，土壤锑污染严重。本项目针对中国土壤锑污染严重的实际状况，通过现场调查、室内模拟实验，并借助现代仪器分析技术，拟开展典型污染区域土壤中锑的形态分布特征、迁移及界面转化过程研究，评估典型区域土壤中锑的主要存在形态，探明典型区域土壤中锑的形成过程，揭示土壤中锑迁移的主要途径及驱动机制、以及界面形态转化过程及关键影响因素。并试图从分子水平了解其土壤微界面形态转化机理。其成果将对土壤锑污染预防与控制具有重要的理论和实际指导意义，对土壤锑污染的生物有效性及潜在健康风险评价提供数据支持。

由于人类活动和锑化合物的广泛使用，环境中锑污染越来越严重，并成为全球性、新型污染物。中国锑储量和产量居世界之首，土壤锑污染严重。本项目重点研究了典型锑矿区污染表层和剖面土壤中锑的浓度和形态分布、迁移特征和微界面转化过程，取得以下主要成果：.（1）研究了锑矿区表层和剖面土壤中锑及砷的浓度和分布特征。结果表明：矿区表层土壤中受到高浓度锑污染，富集倍数达235.8倍。高浓度锑、砷污染主要聚集于土壤表层(0–40 cm)，深层土壤中的锑砷等元素总含量相对较低。在矿区土壤中，锑、砷主要以无机形态的Sb(III)、Sb(V)、As(III)、As(V)存在，甲基形态锑（TMSb）和砷（MMA、DMA）相对较少。.（2）研究了不同土壤和环境组分对锑的吸附特征，并探讨了其吸附机理。铝铁矿物含量最高的砖红壤对甲基态锑和砷的吸附能力最强。溶解性有机质添加至氧化钛吸附-解吸体系对锑的移动性与pH值关系密切。当pH值为酸性条件时，锑的迁移受到抑制，在pH值为9–11时，溶解性有机质能显著增强锑的移动性。.（3）研究了Fe(II)、Fe(III)络合物、铁系矿物对Sb(III)的催化氧化过程及机理。例如：黄铁矿溶液中及其吸附在黄铁矿表面的三价锑被氧化为五价锑。三价锑的氧化速率随溶液pH值升高而降低。黄铁矿产生的羟基自由基和过氧化氢是三价锑的氧化剂。在酸性条件下，羟基自由基是三价锑的主要氧化剂；而在碱性条件下，过氧化氢是其主要的氧化剂。在厌氧条件下，三价锑在黄铁矿溶液中的氧化速率被抑制。在有氧环境中，三价锑在表面被氧化的黄铁矿溶液中的氧化速率增强。在光照条件下，形成了更多的羟基自由基和过氧化氢，加快三价锑的氧化速率。.（4）研究了不同pH条件下Sb(III)和Sb(V)在不同铁氧化物的吸附机理。Sb(III)和Sb(V)在铁氧化物表面吸附亲和性与锑形态、pH、铁氧化物特征有关，酸性条件有利于Sb(V)吸附，随着pH值增加吸附能力显著降低，而Sb(III)吸附在较广范围（pH=6-12）保持不变。当pH>7，Sb(III)在针铁矿和水合氧化铁表面吸附强于Sb(V)。EXAFS分析表明吸附在HFO表面或者形成共沉淀的Sb(III)在长期样品保存过程中被氧化到Sb(V)。