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自然水环境中含砷铁矿物的溶解是砷迁移的重要影响因素,但厌氧水环境铁矿物还原溶解过程中S(-II)对As(Ⅴ)的迁移影响和有氧环境中含砷硫铁矿物的氧化溶解过程对砷的迁移机制都尚不清楚。本文深入研究As(Ⅴ)在Ferrihydrite还原溶解和Mackinawite氧化溶解过程中的迁移动力学,采用XRD、TEM、FTIR、XPS和Roman等表征分析手段,详细探讨了水环境中铁矿物溶解转化形成的次生矿物的形貌和种类,并探究铁矿物的转化过程对砷迁移的影响机制。研究发现,厌氧水环境中的S(-II)能引发Ferrihydrite的还原溶解,并且高S(-II):Fe(III)比可提高Ferrihydrite的溶解速率。表面含砷Ferrihydrite体系中,As(Ⅴ)的存在会抑制Ferrihydrite的溶解过程,并影响过程中As(Ⅴ)的迁移速率。吸附在Ferrihydrite表面的As(Ⅴ)会占据一定活性位点,降低了Ferrihydrite与S(-II)的结合,因此出现高的As(Ⅴ)负载量会抑制矿物溶解程度和As(Ⅴ)的释放。p H 8.0条件下,As(Ⅴ)负载量为10和100 mg L-1时,Ferrihydrite溶解过程中As(Ⅴ)的释放量分别为14.1%和0.7%。此外,S(-II)浓度的提高会引发更多砷的释放。在此还原溶解过程中,Ferrihydrite转化形成了比表面积小但更稳定的Goethite和Magnetite。溶解过程中释放的Fe(II)会与S(-II)结合形成Mackinawite。新生成的次生铁矿物存在着活性吸附位,会进一步固定体系中溶解态的As(Ⅴ)。研究结果进一步表明,固相中的As(Ⅴ)主要结合在Goethite、Magnetite和残余的Ferrihydrite表面上,而在Mackinawite对As(Ⅴ)的固定能力并不高。在含As(Ⅴ)的Mackinawite氧化溶解过程中,As(Ⅴ)的存在可增强Mackinawite的氧化溶解,即As(Ⅴ)初始吸附浓度越高,Mackinawite的氧化溶解程度越快。p H近中性环境中,Mackinawite通过液相氧化和固相氧化机制进行氧化,过程中Mackinawite通过液相氧化溶解产生Fe(II)和S(-II);有氧环境中,Fe(II)和Mackinawite通过固相氧化机制进一步氧化成Lepidocrocite和非晶型Ferrihydrite,而S(-II)则会氧化形成单质硫(S0和S8)以及SO42-。新形成的次生铁矿物由于具有较大的比表面积会迅速固定水环境中的As(Ⅴ)。此外,Mackinawite表面吸附态的As(Ⅴ)可与Mackinawite中的S(-II)发生反应,形成硫砷化物。XPS结果表明,吸附砷的Mackinawite表面Fe(III)-S含量为82.07%,比纯Mackinawite高出9.79%。这也进一步说明硫砷化合物的存在会减少Mackinawite表面Fe(II)的电子云密度,从而更有利于溶解氧的进攻而发生氧化,导致Mackinawite氧化溶解速率的增强。本文的研究意义在于,揭示厌氧地下水环境中铁矿物还原溶解过程中砷的迁移规律,探索当厌氧沉积物硫铁矿被转移至含氧水层时所发生的氧化溶解过程中砷的迁移机理,为有效控制自然水环境中的砷污染提供理论基础与实验数据。