冻融是高纬度地区常见的自然现象,由于全球暖化的影响,出现冻融的频率逐渐增加。冻融中冷冻溶液的溶质会高度集中于冰晶界区,使其具有与非冰冻水溶液不同的反应微观体系（如溶质浓度、p H值和离子强度）。同时,冻融还能改变土壤中矿物的电荷种类与数量等性质,并影响土壤中重金属和氧化铁的赋存形态。再者,许多文献报道,冻融可以促进氧化铁的形态转化和金属的溶出。加之零价铁对重金属进行原位修复后,其反应后的产物存在于土壤或者溶液体系下。如处于高纬度地区,必然受到冻融的作用。因此,本文选取了三种与零价铁具有不同作用机制的典型重金属（Cr（Ⅵ）、Ni（Ⅱ）和Cd（Ⅱ））,详细地研究了不同条件下,冻融对于零价铁钝化典型重金属的稳定性的影响及作用机制。主要研究内容如下:（1）首先研究水溶液体系中,冻融循环对零价铁所固化的典型重金属稳定性的影响及机制。将饱和吸附了三种典型重金属的零价铁置入水溶液中,通过温度调节,形成冻融循环。测定循环中不同体系下溶液中的金属溶出,并同时测定不同融冻循环中的固体废物毒性浸出（Toxicity Characteristic Leaching Procedure,TCLP）。结果表明,被零价铁钝化的Ni在冻融循环中的溶出浓度最高,其次为Cd,而Cr的溶出最少。同时,对循环中铁的形态进行分析,发现冻融循环会加速零价铁固化产物的老化,使得吸附其上的重金属相比于常温水体中的更容易解吸。为了进一步探究具体的反应机制,采用XRD、XPS、穆斯堡尔谱、电化学等手段对不同循环周期中的固体进行表征。结合相应的结果和已有的报道,发现冻融过程中金属的溶出与冻融过程中产生的“冻结浓缩”效应有关。但由于零价铁对三种典型重金属的钝化机制不同,所得的固化产物结构不同,因此,冻结浓缩效应对三种重金属的解吸具有不同的影响和作用机理,从而导致金属溶出速率和溶出量存在明显的差异。（2）在水溶液体系研究的基础上,鉴于自然界中有机酸的广泛存在。论文进行了不同有机酸（甲酸和腐植酸）在冻融循环中对零价铁钝化三种重金属后稳定性的影响,并通过XRD和XPS等表征对冻融循环过程中的影响机制进行探讨。实验结果表明,小分子有机酸-甲酸（Formic Acid,FA）的存在,能够有效的促进冻融循环过程中被零价铁吸附的Cr（Ⅵ）、Ni（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）的溶出和TCLP浸出,但HA明显抑制了Ni的溶出。对不同循环中的铁的形态进行分析发现,甲酸和HA的存在明显促进了氧化铁活化度降低。结合文献和表征分析后发现,冻融后,甲酸和HA作为电子有机供体。而冻融循环中,在冰期时的氧化铁颗粒和有机电子供体聚集在液态晶界区域（冷冻浓缩效应）,其中质子也高度集中（微观表面的p H值较低）。但温度升高,出现解冻时,有机酸和氧化铁颗粒将从冰晶格区域中剥离。随后氧化铁溶解,使得原本吸附其上的重金属出现溶出。同时,由于不同重金属被零价铁吸附后产物结构和组成的不同。有机酸对其溶出作用机制存在差异,使得溶出量出现差异。（3）最后,鉴于零价铁被广泛应用于土壤修复领域。论文研究了冻融循环中土壤中被零价铁钝化的三种典型重金属的稳定性。通过TCLP毒性浸出实验和铁的形态进行分析测定,随着反应时间的增加,冻融循环的存在可能增加零价铁原位修复土壤重金属后的生态风险。再者,对冻融后土壤中的Cr和Ni的重金属的赋存形态分析发现冻融会促进重金属不同赋存形态之间的转化。