原生高砷地下水污染已经成为全球性的地球环境问题,砷活化进入地下水的具体路径复杂多变。硫化物诱导的Fe-S-As相互作用在很大程度上控制了砷在固液相中的分配。pH、共存离子等化学因素对Fe-S-As相互作用的影响已受到广泛关注,但水动力条件等物理因素在上述过程中的作用未受到足够重视。本研究以水动力条件为实验变量,设计并完成了不同流速条件下含砷水铁矿非生物硫化作用实验研究。根据反应过程中固液两相的监测结果,探讨了水动力条件对硫化反应和As再分布的作用机制。本研究得到如下主要结论:亚砷酸盐在水铁矿表面的吸附导致水铁矿反应活性降低。吸附态砷中的一部分以外层络合物形式存在,这些弱结合态的络合物会在水动力作用下快速解吸,砷的解吸消除了水铁矿表面活性位点的阻塞。更强的水动力条件和作用时间都会促进外层络合物的解吸,这导致水铁矿硫化反应在更高的Fe/S比条件下进行,硫化物的快速消耗抑制了铁硫化物的产生,而水铁矿还原产生的大量Fe²⁺则催化残余水铁矿转变为赤铁矿等晶态Fe氧化物。而较弱的水动力条件或较短的作用时间则会使得Fe/S比较低,硫化物在还原水铁矿的同时还可以与产物Fe²⁺形成铁硫化物。此外,水动力强度还会影响初始铁硫化物的转变路径,慢速流动条件下无定型铁单硫化物转变为硫复铁矿,而快速流动条件则导致低温稳定的六方磁黄铁矿的形成。两种流速条件下,强烈硫化作用均导致上游固相砷被释放。但在快速流动系统中,这部分砷在下游被重新固定,而慢速流动系统下游则未能实现对这部分砷的重新固定。上述实验研究表明水动力条件对Fe-S-As相互作用有不可忽视的影响。研究为原生高砷地下水成因探究提供新的视角,也为高砷地下水原位修复过程中的水动力条件控制提供参考。