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在酸性矿山废水（Acid mine drainage,AMD）污染流域,有大量亚稳态铁羟基硫酸盐矿物（如黄钾铁矾KFe3（SO4）2（OH）6、施氏矿物Fe8O8（OH）6SO4）生成。这些矿物通过吸附或共沉淀作用能够固定环境中的重金属,演变为有毒重金属的沉淀库。在厌氧环境下,Fe（Ⅱ）/Fe（Ⅲ）循环是铁羟基硫酸盐矿物溶解-重结晶的重要驱动力,影响重金属的环境行为,而该过程可能会受到真实环境中无机和有机共存物质的影响。厘清实际环境下Fe（Ⅱ）诱导铁羟基硫酸盐矿物的转化过程及共存重金属的再分配行为,可为未来矿区的重金属污染实际修复工作提供一定的理论指导。本论文探究了二价金属阳离子（Mn（Ⅱ）、Co（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）和Pb（Ⅱ））和溶解性有机质（多聚半乳糖醛酸与草酸）对Fe（Ⅱ）诱导黄钾铁矾溶解-重结晶的影响机制及该过程中共存重金属的再分配行为。在此基础上,由于施氏矿物与黄钾铁矾普遍共存但两者结构存在明显差异,我们另外探讨了草酸对Fe（Ⅱ）诱导施氏矿物转化的影响及重金属的再分配机制。得到以下结果:（1）在Fe（Ⅱ）（1 mM）作用下,黄钾铁矾的转化路径为:黄钾铁矾→纤铁矿→针铁矿,反应28 d后有少量针铁矿生成。在金属阳离子Cd（Ⅱ）或Mn（Ⅱ）存在条件下,Fe（Ⅱ）诱导黄钾铁矾相转变的产物中有微量的针铁矿,两种重金属均通过表面吸附的方式结合在纤铁矿表面,成为抑制Fe（Ⅱ）催化纤铁矿向针铁矿转变的关键因素。在Pb（Ⅱ）存在体系中,黄钾铁矾的溶解-重结晶终产物中同时存在纤铁矿和针铁矿,Pb（Ⅱ）主要通过水解沉淀聚集在黄钾铁矾表面,从而抑制Fe（Ⅱ）对黄钾铁矾的作用。在Co（Ⅱ）存在的反应体系中,黄钾铁矾相转变终产物仅有针铁矿,Co（Ⅱ）通过表面吸附和结构掺杂方式与中间产物纤铁矿结合,进而促进了Fe（Ⅱ）作用下纤铁矿继续向针铁矿转化。有Ni（Ⅱ）存在的反应体系中,Fe（Ⅱ）有促进黄钾铁矾直接向针铁矿转化的趋势,其中Ni（Ⅱ）的结合方式表现为表面吸附态和结构态,有利于加速黄钾铁矾相转变进程。此外,反应体系中中间产物纤铁矿的累积以及微量纤铁矿的出现,也与黄钾铁矾溶解过程中迅速释放大量硫酸根有关,中性条件下硫酸根在纤铁矿上的再吸附,能抑制Fe（Ⅱ）催化纤铁矿继续向针铁矿转化。对于体系中1 mM二价金属离子,反应28d后部分的Cd（Ⅱ）、Mn（Ⅱ）、Co（Ⅱ）和Ni（Ⅱ）被吸附在固体产物表面,而将近一半的Co（Ⅱ）和Ni（Ⅱ）掺杂进固体产物内部。Pb（Ⅱ）通过水解沉淀或掺杂基本全部被固定在固体产物中。（2）在偏酸性条件下（pH 5.5）,不同浓度(20-200 mg·L-1)的大分子有机物多聚半乳糖醛酸（PGA）共存反应体系中,Fe（Ⅱ）诱导黄钾铁矾→纤铁矿→针铁矿的转化进程受到明显抑制,反应30 d后的最终产物仍以纤铁矿为主。液相检测结果表明,PGA中的羧基-酚羟基官能团可与Fe（Ⅱ）结合形成有机络合物,从而干扰了Fe（Ⅱ）诱导含As（Ⅴ）黄钾铁矾的转化。此外,在反应体系中未检测到As（Ⅴ）的还原。反应结束时,大部分As（Ⅴ）在纤铁矿结晶增长过程中被包裹在固体颗粒内部,少量As（Ⅴ）被吸附在纤铁矿表面。（3）偏酸性条件下（pH 5.5）,草酸的存在会抑制Fe（Ⅱ）诱导含As（Ⅴ）黄钾铁矾溶解。在溶解-重结晶阶段,低浓度的草酸（0.1 mM）存在体系中,黄钾铁矾相转变产物为纤铁矿（黄钾铁矾→纤铁矿）,其中草酸在矿物表面的吸附及其所含羧酸基团与Fe（Ⅱ）的络合阻碍Fe（Ⅱ）在黄钾铁矾表面的配位,从而抑制了Fe（Ⅱ）对矿物的催化溶解。而高浓度草酸（1 mM）条件下,Fe（Ⅱ）诱导黄钾铁矾直接形成热力学更加稳定的针铁矿（黄钾铁矾→针铁矿）,是因为Fe（Ⅱ）对黄钾铁矾的催化作用加速了溶解性Fe（Ⅲ）-草酸络合物的生成及其在固体矿物表面的再吸附,形成新的结晶路径。反应结束后,少部分As被吸附在转化产物表面（与针铁矿相比,纤铁矿有利于As的吸附）,大部分As在矿物晶体聚集生长过程中被包裹（纤铁矿）或以结构取代形式进入晶体腔中（针铁矿）形成掺杂态。整个反应过程中未检测到As（Ⅴ）的还原。（4）不同于黄钾铁矾,在偏酸性（pH 5.5）条件下,草酸在Fe（Ⅱ）诱导含As（Ⅴ）施氏矿物溶解过程中起到协同作用。在Fe（Ⅱ）作用下,施氏矿物相转变路径为施氏矿物→纤铁矿→针铁矿,终产物中纤铁矿和针铁矿占比分别为65%和35%。而在低浓度草酸（0.1 mM）反应体系中,施氏矿物相转变的进程明显加快,终产物比例发生变化（纤铁矿:32%;针铁矿:68%）。高浓度草酸（1 mM）存在条件下,矿物转化路径为施氏矿物→针铁矿,即整个反应过程中的相转变产物仅有针铁矿。液相中硫酸根释放行为分析表明,草酸加速了施氏矿物结构中硫酸根的释放,从而降低了施氏矿物的稳定性,促进Fe（Ⅱ）催化矿物转化;另一方面,Fe（Ⅱ）/Fe（Ⅲ）之间的循环同样促进了溶解性Fe（Ⅲ）-草酸络的形成及其在矿物表面的再吸附-重结晶,有利于形成更稳定的针铁矿。在施氏矿物溶解-重结晶过程中,当固体产物为纤铁矿和针铁矿混合物时,As优先赋存于针铁矿中。上述反应结束后体系中均未检测到As（Ⅴ）的还原和释放。综上所述,环境中的不同物质对Fe（Ⅱ）催化铁硫酸盐转化的影响机制不同,最终的产物也可能不同,进而影响重金属的再分配行为。研究结果对未来矿区重金属污染的实际修复工作具有重要的借鉴意义。