金属硫化物矿山尾矿库中堆积着大量的尾矿,这些尾矿往往通过扬尘、地表径流和地下径流迁移到周边环境,造成严重的重金属污染。吸附和表面钝化是降低尾矿重金属迁移性和生物有效性非常有效的方法。重金属在自然环境中的迁移性与其化学形态紧密相关,通常受到铁矿物转化和天然有机质的共同影响。探究铁矿物-有机质之间的相互作用机理及其与重金属之间的动态耦合反应机制,对于准确理解矿区尾矿重金属的环境地球化学过程具有重要意义。进一步也可为矿区尾矿重金属的固定钝化提供理论和技术支撑。虽然目前关于有机质和铁矿物相互作用对重金属环境行为的影响已有相关研究,但对于重金属在铁矿物和有机碳的界面反应机制尚缺乏微观机理和定量层次的认识。本研究以铬和铜为代表,通过采用三维激发发射矩阵（3D-EEM）和超高分辨静电场轨道阱液相质谱联用仪（Q-Exactive Orbitrap LC-MS/MS）、密度泛函理论（DFT）、Zeta电位、原子吸收分光光度计（AAS）、紫外-可见分光光度法（UV-vis）、X射线衍射（XRD）、高分辨透射电镜（HRTEM）和穆斯堡尔谱等现代表征分析技术,探究了有机质对铁矿物成矿的影响以及与重金属的微观固存机理,并进一步探究了铁矿物在实际尾矿钝化中的应用。本论文的主要研究成果如下:（1）揭示了溶解性有机质（DOM）中黄腐酸类小分子有机物会优先在水铁矿表面分馏。其次,铬酸盐在酸性条件下主要以HCr O4-的形式存在通过静电作用被水铁矿和有机质复合体吸附固定在矿物表面。DOM在水铁矿表面的分馏可以使部分Fe（III）还原为Fe（II）,进而促进Cr（VI）还原为Cr（III）,同时也可抑制Fe（III）的水解和水铁矿的矿物转化过程。DOM存在下水铁矿与铬酸盐反应后主要向针铁矿和赤铁矿的方向转化,并在此过程中存在伴生矿物羟铬矿（Cr O（OH））的形成。最后DFT理论计算表明铬酸盐与水铁矿铁氧四面体的单齿单核配位比其他配位模型更加稳定。（2）揭示了黄腐酸（FA）介导下铁矿物的成矿过程以及水合铜离子在铁矿物和FA界面的固存机制。结果表明随着FA含量的增加,Fe（III）的结晶成矿过程从针铁矿（α-Fe OOH）转化为赤铁矿（α-Fe2O3）再转化为无定形矿物。同时,铁矿物成矿的过程中会造成八面体结构的坍塌和四面体结构的增加。化学提取实验和相互作用区域指示函数（IRI）解释了FA与铁矿物之间主要通过范德华力相互作用,部分官能团之间存在弱氢键（C-H…O）)的吸引作用。C、Fe、O和Cu的信号具有很好相关性,铜离子主要以Cu-O官能团的形式在铁矿物表面被吸附沉淀或与铁矿物表面的FA发生配位反应,进而被固定在铁矿物表面。最后DFT理论计算进一步揭示了水合铜离子与铁矿物的微观分子作用机制,结果表明水合铜离子与铁矿物之间的双齿配位和FA羧基官能团之间的反应相比其他配位模型更加稳定。（3）阐明了{0 0 1}暴露晶面赤铁矿（HNPs）和FA介导下{1 0 0}暴露晶面赤铁矿（HNRs）对铜离子的固定机理。Cu（II）在HNRs和HNPs上的吸附过程主要受化学吸附控制,吸附位点分布均匀且对重金属的吸附作用力基本相同。FA在矿物表面的固存可能是HNRs较HNPs在相同p H下Zeta电位和颗粒粒径较低的原因。HNPs上Fe、O和Cu的信号具有很好相关性,铜离子在HNPs边缘的信号要明显强于其它区域,说明铜离子很有可能是以表面吸附的方式被固定在HNPs的{0 0 1}晶面边缘上。另一方面HNRs表面Cu的信号和Fe、O、C的信号呈现明显的相关性,表明铜离子可与HNRs表面的FA发生配位反应,进而被固定在铁矿物表面。（4）分析了大宝山槽对坑（CDK）和铁龙（TL）尾矿的主要矿物成分为高岭石、针铁矿、方解石、石英、磁铁矿和赤铁矿等。利用ICP-MS对矿物进行全元素分析得出Fe、Si、S、K、Ca是尾矿中主要元素,Mn、Cu、Zn、Cr和Pb是主要存在的重金属元素。对CDK和TL尾矿样品中Mn、Zn和Cu重金属的淋溶规律进行分析发现:尾矿样品中淋溶实验中Mn、Zn和Cu重金属的累积释放量随着时间的变化基本一致,重金属的累积释放量大小为Mn＞Cu＞Zn;铁矿物有机复合体对CDK和TL尾矿淋溶重金属的钝化效率分别为85%、86%、95%和88%、85%、95%。