近日，資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院固體廢棄物研究所團(tuán)隊(duì)在國(guó)際權(quán)威期刊《Journal of Hazardous Materials》上發(fā)表題為“Highly efficient stabilization of arsenic in the contaminated sediments of Jiehe River by schwertmannite to inhibit arsenic release into overlying water”的研究論文，報(bào)道了團(tuán)隊(duì)在利用施氏礦物原位修復(fù)砷污染河道方面取得的重要進(jìn)展。

砷（As）是一種具有強(qiáng)致癌性的類(lèi)金屬，采礦活動(dòng)是其人為排放的主要來(lái)源之一。在我國(guó)黃金開(kāi)采密集區(qū)域，尤其是素有“金都”之稱(chēng)的山東省招遠(yuǎn)市，砷污染問(wèn)題尤為突出。金礦開(kāi)采導(dǎo)致伴生元素砷在當(dāng)?shù)亟绾映练e物中不斷累積。2020年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，界河國(guó)控?cái)嗝嫠w中砷濃度高達(dá)0.12 mg/L，超過(guò)國(guó)家控制標(biāo)準(zhǔn)限值（0.05 mg/L），對(duì)周邊水生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅，亟需開(kāi)展針對(duì)性的沉積物修復(fù)工作。

為應(yīng)對(duì)界河歷史遺留的沉積物砷污染問(wèn)題，研究提出一種原位穩(wěn)定化治理新思路：利用具有獨(dú)特隧道結(jié)構(gòu)且對(duì)砷具有優(yōu)異固定能力的羥基硫酸鹽鐵礦物——施氏礦物，實(shí)現(xiàn)對(duì)沉積物中砷的長(zhǎng)期穩(wěn)定化。向界河真實(shí)砷污染沉積物中添加施氏礦物后，沉積物中有效性較高的乙酸可提取態(tài)砷在3天內(nèi)快速降低并維持長(zhǎng)期穩(wěn)定，鈍化率達(dá)到72.9%–87.2%。整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間，淹水處理組上覆水中的砷濃度在7.2～32.1μg/L，始終低于50 μg/L，符合國(guó)家《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）Ⅲ類(lèi)水質(zhì)要求。沉積物砷形態(tài)分析表明，施氏礦物處理促使沉積物中不穩(wěn)定的吸附態(tài)砷向穩(wěn)定的晶質(zhì)鐵鋁氧化物結(jié)合態(tài)砷和殘?jiān)鼞B(tài)砷轉(zhuǎn)化。通過(guò)低溫（77 K）穆斯堡爾譜分析發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)后礦物組成以施氏礦物為主，并伴有部分次生礦物纖鐵礦生成。砷酸鹽逐漸置換礦物隧道結(jié)構(gòu)中的SO?2?，有效抑制了施氏礦物的相變過(guò)程，從而增強(qiáng)其穩(wěn)定性。此外，被置換出的SO?2?在厭氧環(huán)境中轉(zhuǎn)化為S2?，進(jìn)一步降低了砷的遷移能力。

研究提出的施氏礦物原位穩(wěn)定化技術(shù)，不僅適用于界河砷污染沉積物的修復(fù)，也為其他受重金屬/類(lèi)金屬污染的河流、湖泊及礦區(qū)流域沉積物的原位治理提供了可行路徑，尤其在鐵（氧氫）氧化物主導(dǎo)污染物遷移轉(zhuǎn)化的環(huán)境中具有廣泛應(yīng)用潛力。

圖1沉積物1（A）、沉積物2（B）和沉積物3（C）反應(yīng)后的砷形態(tài)分析

圖2反應(yīng)前（A）后（B）的礦物77k⁵⁷Fe M?ssbauer參數(shù)

圖3施氏礦物（Sch）鈍化沉積物中砷的示意圖

資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院2022級(jí)博士生羅偉晨為論文的第一作者，周立祥教授為通訊作者。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)固體廢棄物研究所團(tuán)隊(duì)在國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的資助下，長(zhǎng)期從事重（類(lèi)）金屬（砷、鎘、鉛、汞等）污染土壤，以及砷、六價(jià)鉻和汞污染河道底泥的穩(wěn)定化修復(fù)研發(fā)工作。研發(fā)的新型鈍化材料和原位移動(dòng)式修復(fù)技術(shù)在污染河道底泥修復(fù)上得到規(guī)模化應(yīng)用，為我國(guó)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展做出了較大貢獻(xiàn)。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.139739