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铁氧化物（包括氧化物、氢氧化物和水合氧化物）广泛存在于土壤和沉积物中，其形成和转化过程影响着无机离子和有机污染物的迁移、转化和归趋。自然界中， Fe2+氧化为Fe(III)氧化物过程多为微生物介导所致。有氧环境中，在酸性条件下自养型Fe氧化细菌可催化氧气氧化Fe2+生成Fe(III)氧化物；缺氧环境中，微生物可通过光合Fe氧化和硝酸根依赖的Fe氧化两种途径氧化Fe2+形成Fe(III)氧化物。硝酸根依赖的Fe氧化过程广泛存在于活性污泥、缺氧含水沉积物和海洋沉积物，可形成不同晶体结构的 Fe(III)氧化物。Fe2+可通过这一途径形成不同晶体结构的 Fe(III)氧化物，如针铁矿、纤铁矿、水铁矿、磁铁矿和绿锈等。NO3在紫外光激发下产生的NO2·、·O(3P)及·OH等活性氧自由基可快速氧化Fe2+为Fe(III)氧化物，且受pH影响较小。水体中的硝酸根在光照条件下可能会直接导致Fe(II)的氧化，而这一过程在现有研究中较少被关注。本文考察了太阳光照射下，缺氧水溶液中NO3催化氧化Fe2+直接生成Fe(III)氧化物的非生物过程。通过X-射线衍射、场发射扫描电镜及高分辨透射电镜等表征分析所得Fe(III)氧化物的化学组成、晶体结构及形貌，考察阴离子种类和初始 pH值对铁氧化物晶体结构和微观形貌的影响，明确其光化学形成机制，进一步探明了光化学生成的Fe(III)氧化物在表生环境中的模拟转化过程。 本研究主要内容包括：⑴太阳光照12小时，初始pH为3.0–6.0的FeSO4（5.0mmol L1）与NaNO3（100mmolL1）混合溶液中可形成纯相施氏矿物，其形貌为类似海胆状的球形颗粒。随着初始pH值增加，施氏矿物粒径变小、表面吸附的硫酸根含量降低。高浓度SO42有利于形成施氏矿物，而低浓度SO42促进针铁矿的生成。在pH6.0的反应体系中，降低FeSO4浓度为0.1mmol L1和NaNO3浓度为0.2mmolL1，反应12h得到针铁矿和施氏矿物的混合相，而在体系中添加 Na2SO4使 SO42?浓度增至1.0mmol L1，生成纯相施氏矿物。相同条件下，FeCl2代替FeSO4为二价铁源，主要产物为针铁矿和纤铁矿，溶液初始pH升高有利于片状纤铁矿生成。初始pH值为3.0和4.5时，产物为片状纤铁矿和球形纳米针铁矿颗粒的混合物；初始pH值为6.0时，产物为纯相的片状结构纤铁矿。高浓度Cl有利于针铁矿球状颗粒生成，在pH4.5的反应体系中，Cl浓度提高到10 mmolL1时，产物以球状针铁矿为主。⑵紫外光照条件下，NO3催化氧化Fe2+生成铁氧化物的晶体结构、微观形貌及阴离子、pH对其化学组成的影响与太阳光照条件下类似。光催化成矿机制主要为紫外光激发NO3?催化产生·OH，进而氧化Fe2+直接生成Fe(III)氧化物。⑶缺氧环境中，光化学生成的施氏矿物在恒定pH6.0的Fe2+溶液中转化为短棒状针铁矿和片状纤铁矿。Fe2+浓度增加，其转化速度加快；硫酸根离子对施氏矿物向针铁矿和纤铁矿的转化过程无明显抑制作用。在相同条件下，溶液pH值控制为4.5时，施氏矿物在短时间内未发生明显转化，进一步表明光催化形成的施氏矿物在低pH溶液中保持较高的化学稳定性。⑷硫化物矿物开采产生废矿、废渣和尾矿，其氧化引起土壤酸化和重金属污染。农田土壤中所有重金属在大部分取样点总含量均超出湖北省土壤背景值；Cu和Cd总含量超过土壤环境质量三级标准（GB15618-1995）限值，元素Zn、Pb、Cr和Ni符合土壤环境质量二级标准；Mn、Cu、Zn、Pb、Ni和Cd均以残渣态和铁锰结合态为主，Pb、Cr和Cd存在一定比例的可交换态。矿山矿石组分主要为黄铁矿和黄铜矿，且Mn、Cu、Zn、Pb和Cd的铁锰结合态、残渣态以及总含量的分布均与土壤Fe和S含量分布表现出较好的正相关关系，表明硫化物矿物开采引发重金属Mn、Cu、Pb、Zn和Cd在该矿区农田土壤中的累积与污染。