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水铁矿(ferrihydrite)因其对砷具有极高的吸附效率而广泛用于土壤砷污染的原位化学修复。但水铁矿的弱结晶态结构易受到环境因素的影响而向结晶态铁氧化物转化,从而导致其比表面积降低,被吸附的砷再次释放到环境中而增强其活性和环境效应。在本研究中,首先,水铁矿以外源添加的方式在石门县三个不同乡镇(白云镇、新关镇和蒙泉镇,以下用BY、XG和MQ表示三种土壤)采集的非污染红壤进行室内培养实验,采用连续提取技术和薄膜梯度扩散技术分析不同水分条件和相关土壤理化性质间的差异对水铁矿在土壤中稳定性的影响;随后,上述三种土壤通过外源加砷的方式制备成砷污染土壤,待砷浓度在土壤中平衡后,外源添加水铁矿进行室内培养实验,分析外源水铁矿稳定性变化对砷在土壤中化学行为的影响。最后通过研究干湿交替条件下外源水铁矿的稳定性及其对砷化学行为的影响。取得的主要结果如下:1.不同添加量的水铁矿在三种非污染和外源砷污染土壤(BY、XG和MQ)的不同水分条件下均发生转化/解离作用并伴随结晶态铁氧化物的生成。水铁矿在70%土壤饱和持水量(SWHC)的条件下转化速率要显著快于30%SWHC。但水铁矿在外源砷污染土壤中总体转化/解离速率显著慢于水铁矿在非污染土壤中的转化速率。2.土壤理化性质间的差异影响水铁矿的转化/解离速率。水铁矿在三种非污染土壤30%SWHC条件下转化速率顺序从高到低为BY>XG>MQ;70%SWHC条件下转化速率顺序为XG>BY>MQ。水铁矿在三种外源砷污染土壤30%SWHC条件下转化速率顺序从高到低为MQ>XG>BY;70%SWHC条件下转化速率顺序为XG>MQ>BY。3.不同水铁矿的添加量在三种外源砷土壤不同水分条件下对砷均表现出强烈的吸附作用。其中1%w/w水铁矿对砷的吸附效果显著高于0.1%w/w水铁矿。在0.1%w/w水铁矿添加量下非稳态砷浓度在三种土壤30%和70%SWHC条件下分别下降了 59-67%和71-76%;在1%w/w水铁矿添加量下,三种土壤的处理中都几乎无法测出非稳态砷。但非稳态砷的浓度随着水铁矿在土壤中的转化/解离作用在大约15-60天内呈现出上升的趋势。水铁矿添加后,外源砷污染土壤中弱结晶态铁氧化物结合态砷(F1-As)的含量在三种土壤所有处理中均有所增加,并且随着水铁矿向结晶态铁氧化物的转化也逐渐向更稳定的形态(F2-As)迁移。4.0.1%w/w水铁矿在三种不同水分管理模式(100%SWHC、干湿交替(Dry/Wet cycle,DWC)和30%SWHC)下土壤中(1种非污染土壤,2种砷污染土壤)的转化速率大小顺序为100%SWHC>DWC>30%SWHC,其中在100%SWHC条件下培养时水铁矿的转化/解离速率明显快于在DWC和30%SWHC条件下。外源水铁矿添加后在所有水分管理模式中非稳态砷浓度均显著降低。其浓度降幅顺序为100%SWHC>DWC>30%SWHC。在100%SWHC和DWC条件下伴随着水铁矿的转化/解离,非稳态砷的浓度均出现上升趋势,但在30%SWHC条件下并未出现升高的趋势。水铁矿添加后,在100%SWHC和DWC条件下在两种砷污染土壤中弱结晶态铁氧化物结合态砷(F1-As)的含量均显著增加,并且随着水铁矿的转化而逐渐向更稳定的形态(F2-As)迁移;但在30%SWHC条件下则仅有F1形态中砷增加,而F2形态中砷无法测出。