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重金属铬是工业生产中用途广泛的重要金属原材料。铬元素在环境中主要存在两种氧化形态,分别为三价铬(Cr(Ⅲ))和六价铬(Cr(Ⅵ)),其中Cr(Ⅵ)由于具有较高的毒性、溶解性及迁移能力,因此具有很高的环境风险,是人们主要关注的铬形态。研究表明,土壤中影响Cr(Ⅵ)在固/液间分配的主要活性表面为氧化矿物,尤其是铁氧化物。本论文以Cr(Ⅵ)和土壤中广泛存在的铁氧化物——针铁矿为研究对象,通过批量吸附实验系统考察了Cr(Ⅵ)在针铁矿/水界面上的吸附行为,以及各种水化学及环境因素(pH、离子强度、Cr(Ⅵ)浓度、土壤中常见阴、阳离子和粘土矿物等)对吸附的影响,结合微观光谱证据,采用电荷分配-多位点表面配合模型(Charge distribution multisite surface complexation model, CD-MUSIC model)模拟和预测了Cr(Ⅵ)在针铁矿/水界面的表面吸附反应及形态,从矿物表面微观分子反应的角度阐述了吸附机理。在此基础上,调查了Cr(Ⅵ)在12种全国代表性土壤上的吸附行为,并采用多表面配合模型进行预测,比较和考察了不同模型架构对Cr(Ⅵ)在不同土壤固/液间的预测效果,从而筛选出最佳预测模型架构和参数,为预测Cr(Ⅵ)在环境土壤中的迁移和分配行为提供了简便可靠的模型方法。主要研究结论如下：(1)Cr(Ⅵ)在针铁矿表面的吸附受多种环境影子的影响。其中,Cr(Ⅵ)的吸附受pH强烈影响,随pH的升高而降低；离子强度对Cr(Ⅵ针铁矿表面的吸附几乎没有影响,说明其吸附机制主要为内层吸附对PO43-可以强烈抑制Cr(Ⅵ)在针铁矿表面的吸附,而Cr(Ⅵ)对PO43-的吸附影响微弱,说明磷比Cr(Ⅵ)在铁氧化物表面有更强的亲和力；Ca2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+等二价金属阳离子在1：1摩尔浓度条件下,对Cr(Ⅵ)的吸附无影响；高岭石对Cr(Ⅵ)在针铁矿表面的吸附无明显影响,而高浓度的伊利石和蒙脱石会存在一定程度的抑制效应。(2)运用CD-MUSIC模型成功预测了Cr(Ⅵ)在针铁矿表面的吸附。EXAFS光谱结果表明Cr(Ⅵ)与针铁矿表面的主要作用机制为内层吸附,表面形态以单齿和双齿为主,采用以下两个表面吸附方程可以成功描述不同条件下Cr(VI)在针铁矿表面的吸附行为。模型结果表明pH<6.5时,以≡Fe2O2CrOOH为主；反之,以≡FeOCrO3-1.5为主。模型同时可以很好地预测Cr(Ⅵ)与PO43-共存条件下的竞争吸附行为。(3)Cr(Ⅵ)在土壤中的吸附,主要受土壤中铁氧化物含量和pH值的影响。铁氧化物含量越高,土壤的Cr(Ⅵ)吸附容量越大；pH值越低,吸附量也越高；而且Cr(Ⅵ)在一定pH条件下的吸附等温线均符合Langmuir模型。(4)论文采用机理式的多表面模型来描述Cr(Ⅵ)在不同土壤的固相矿物与水相问的分配,比较了不同模型架构方式和模型参数对实际分配行为的预测效果。拟合结果发现采用针铁矿代表土壤中铁氧化物作为活性表面时即可较好预测Cr(Ⅵ)在土壤矿物上的分配；计算过程中如果考虑了磷的竞争效应,可以提高预测效果。土壤中铁氧化物的有效比表面积不尽相同,如采用基于最大Cr(Ⅵ)吸附量获得的有效比表面积可以很好地预测Cr(Ⅵ)的吸附,但当此参数无法获得时,采用模型优化获得的统一比表面积(45.8 m2/g)也可以取得较好的预测效果。同时通过比较发现,多表面模型的预测效果要优于传统的经验式分配模型。结果表明,本文提出的机理式土壤Cr(Ⅵ)分配模型具有适用范围广、预测效果好、模型结构简单等优点,可为Cr(Ⅵ)在土壤中迁移行为和生态风险评估预测提供科学依据和实用工具。