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铁氧化物-硅酸盐复合物的形成、性质及其对砷的固定

2021-05-02杨忠兰曾希柏孙本华苏世鸣王亚男张楠张洋吴翠霞

农业现代化研究 2021年2期

杨忠兰,曾希柏,孙本华,苏世鸣,王亚男,张楠,张洋,吴翠霞

(1. 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业农村部农业环境重点实验室,北京 100081;2. 西北农林科技大学资源环境学院,陕西 杨凌712100)

铁氧化物(赤铁矿、磁铁矿和水铁矿等)和硅酸盐矿物(石英、高岭石和蒙脱石等)是土壤结构体中最活跃的组分,通过物理吸附和化学胶结形成铁氧化物-硅酸盐复合物[1-2],改变土壤表面电荷、比表面积及官能团等性质,进而影响重金属离子在土壤多相界面的迁移、转化[3-4]。当硅酸盐矿物被铁氧化物包被后,对砷(AsO43-)、磷(PO43-)等阴离子表面吸附性能明显增强[5],从而提高其对废水、土壤中砷的去除能力。但铁氧化物-硅酸盐复合物在土壤中易受环境因素的影响而发生结构转化[6-7],进而影响其对砷的固定能力[8-9]。鉴于此,本文从复合体的形成机制、微观结构和表面性质对环境条件变化的响应机理及在土壤组分界面固定和释放砷的机制等方面进行了概述,并以此为基础,提出了进一步研究的重点,有助于揭示砷在自然条件下的移动和归趋,可为评估砷环境风险及污染土壤原位修复提供理论依据。

1 铁氧化物-硅酸盐矿物二元复合物

1.1 复合物的基本性质

铁氧化物-硅酸盐二元复合物的形成对土壤物理、化学性质及其稳定性等均有重要影响。

1)矿物的表面积和孔性结构的变化。相比纯矿物,被晶质铁氧化物包被后蒙脱石的内、外表面积明显降低;被弱结晶铁氧化物包被后蛭石的内表面积降低,但提高了外表面积;……

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