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铁氧化物、细菌和腐殖酸是土壤的重要活性组分,它们控制着土壤中养分元素的吸收与利用、污染物的迁移与转化,也是土壤中重要的重金属离子“清除剂”。在土壤中,活性组分之间常常以复合体形式存在。本研究以水铁矿-细菌复合体为研究对象,采用等温吸附、X-射线吸收精细结构光谱（XAFS）、微区荧光光谱（μ-SRF）、等温滴定量热法（ITC）等技术分析Pb（II）在水铁矿-细菌表面的分布规律及结合机制,并结合表面络合模型模拟Pb（II）在水铁矿-细菌复合体表面的吸附行为,得到以下主要结论:1.采用快速水解法合成了水铁矿样品,同时在细菌存在条件下合成了水铁矿-细菌复合体样品。XRD结果显示,合成的水铁矿及水铁矿-细菌复合体在d=1.5?和d=2.5?处产生两个宽峰,为2-线水铁矿;扫描电镜图显示,水铁矿包被在细菌表面,与细菌紧密结合;水铁矿-细菌复合体的红外图谱表明,水铁矿结构羟基发生了向高波数的偏移,表面羟基振动逐渐减弱。2.利用电位滴定和等温吸附实验,通过建立表面络合模型预测Pb（II）在细菌、水铁矿及其复合体表面的吸附行为。利用4-位点扩散双电层模型描述细菌表面的电位滴定曲线,其pK值分别为2.5、4.7、6.6、9.0,拟合得到枯草芽孢杆菌和粘质沙雷氏菌的四个位点密度依次为0.7366、0.4882、0.5732、0.4628 mmol/g干重;0.4524、0.4163、0.6421、0.7753 mmol/g干重。Pb（II）吸附实验表明,Pb（II）吸附随pH的变化曲线呈―S‖型,pH 2.54.0时,Pb（II）吸附平缓,pH 4.06.0范围内,Pb（II）吸附急剧增大,随后趋于平衡。表面络合模型拟合结果表明,Pb（II）与水铁矿表面羟基、细菌表面羧基和磷酸基均发生1:1的配位反应,且Pb（II）与水铁矿表面羟基与结构羟基反应的络合常数分别为9.96和14.05,远高于细菌表面结合Pb（II）的络合常数。线性叠加模型能够很好地描述水铁矿-细菌复合体对Pb（II）的吸附行为,且在复合体中Pb（II）主要与水铁矿结合。3.通过微量热实验获得了枯草芽孢杆菌、粘质沙雷氏菌和水铁矿及细菌-水铁矿复合体吸附Pb（II）的热力学信息。结果表明,枯草芽孢杆菌和粘质沙雷氏菌、水铁矿及其复合体吸附Pb（II）的焓变为-9.17-59.87 kJ/mol,均为放热过程,水铁矿的焓变约为细菌的5倍;Pb（II）与水铁矿-细菌复合体结合时,首先与水铁矿表面的高亲和力位点结合,后逐步与细菌表面位点结合;细菌、水铁矿及其复合体吸附Pb（II）的熵变为41.13193.47 J/mol/K,表明吸附过程是个熵增的过程,同时受到焓、熵双驱动。4.利用微观光谱学技术揭示了Pb（II）在细菌、水铁矿及其复合体表面的微观吸附机制。EXAFS结果表明,pH 6.0时,Pb（II）分别与细菌表面的羧基与磷酸基形成单齿内圈络合物,与水铁矿表面羟基络合生成双齿共边内圈络合物。基于水铁矿和细菌吸附Pb（II）样品的EXAFS谱,水铁矿-细菌复合体EXAFS图谱的k空间线性叠加拟合,结果表明在水铁矿-细菌复合体中水铁矿对Pb（II）的吸附起主要贡献。复合体比例（水铁矿与枯草芽孢杆菌质量比）为FhB4:1和FhB1:1的样品分别约有94.1%和74.6%的Pb（II）与水铁矿表面结合,而复合体（水铁矿与粘质沙雷氏菌质量比）FhS4:1、FhS1:1中Pb（II）与水铁矿结合的比例分别为86.2%和84.9%。5.微区荧光光谱结果表明,Pb、Fe、S三种元素之间存在很好的线性相关性,可推断细菌与水铁矿紧密结合。在荧光图谱中选择Pb元素富集区域进行XANES图谱采集,XANES图谱线性叠加结果表明,低Pb浓度条件下,Pb优先与细菌结合;高Pb浓度条件下,Pb则优先与水铁矿结合。