天然铁基矿物修复土壤的机制

第２０卷增刊第２期　江苏环境科技　Ｖｏ１．２０　Ｓｕｐｐ．２　２００７年ｌ２月　Ｊ　ｉａｎｇｓｕ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｄｅｃ．２００７　天然铁基矿物修复土壤的机制　王文成，　吴德礼，　马鲁铭　（同济大学环境科学与工程学院城市污染控制国家工程研究中～，　上海２０００９２）　摘　要：　铁是地球物质循环的重要元素，它在地球环境中以各种铁基矿物的形式广泛存在。在此，介绍天然铁基矿　物的基本性质及其在土壤修复中的作用机制。着重阐述铁基矿物的吸附交换作用，氧化还原作用和与微生物交互作　用，总结和讨论它们的作用原理，并对铁基矿物在土壤修复领域的应用提出一些值得思考的问题。　关键词：铁基矿物；氧化还原作用；氧化铁；土壤修复　中图分类号：Ｘ５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４—８６４２（２００７）Ｓ２—０１２７—０４　Ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ　Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｉｒｏｎ——ｂｅａｒｉｎｇ　Ｍｉｎｅｒａｌｓ　ｏｎ　Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ　Ｓｏｉｌｓ　ＷＡＮＧ　Ｗｅｎ－ｃｈｅｎｇ，　Ｗｕ　Ｄｅ－ｌｉ，　ＭＡ　Ｌｕ－ｍｉｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｒｏｎ　ｉＳ　ｗｉｄｅｌｙ　ｅｘｉｓｔｅｄ　ｉｎ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｉｒｏｎ—ｂｅａｒｉｎｇ　ｍｉｎｅｒａｌｓ　ｉｎ　ｅａｒｔｈ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．ｗｈｉｃｈ　ｔａｋｅｓ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ出ｅ　ｃｙｃｌｅ　ｏｆ　ｅａｒｔｈ　Ｓ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｎａｔｕｒａｌ　ｉｒｏｎ—ｂｅａｒｉｎｇ　ｍｉｎｅｒａｌｓ　ｏｎ　ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ　ｓｏｉｌｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ－ｅｘｃｈａｎｇｅ，ｒｅｄｏｘ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｍｉｃｒｏｂｅ　ｗｅｒｅ　ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ，　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ａｃｔｉｏｎ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ｗｅｒｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｓｅｖｅｒａｌ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｉｒｏｎ－ｂｅａｒｉｎｇ　ｍｉｎｅｒａｌｓ　ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｓｏｉｌｓ　ｗｅｒｅ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　Ｉｒｏｎ－ｂｅａｒｉｎｇ　ｍｉｎｅｒａｌｓ；　Ｒｅｄｏｘ；’Ｉｒｏｎ　ｏｘｉｄｅｓ；　Ｓｏｉｌ　ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ　０　引言　轻对动植物的毒害作用。我国热带、亚热带地区土壤　中存在大量带有表面电荷的铁基矿物．可以利用它　土壤是地球物质循环产生的各种污染物的聚集　们治理污染，修复土壤，提高土壤自身净化能力，并　地，也是污染物扩散进入水体、大气和生物体内的污　且有助于开辟廉价规模化土壤修复之路。在此从环　染源，对地表水、地下水、空气和生物体造成潜在的　威胁　近半个世纪来．土壤污染的问题引起了世界各　境矿物学的角度．介绍了铁基矿物在土壤修复中的　机制．并对其在土壤修复应用中存在的问题和应用　国的高度重视。以恢复土壤功能的土壤修复开始于　前景做了分析和展望　２０世纪７０年代后期【ｌ】：８０年代美国启动超级基　金项目，投入１００亿美元开展土壤（包括地下水）的修　１　天然铁基矿物的表面性质　复技术研究阁：同时期我国开始组织全国范围内的土　壤背景值调查和环境容量研究［３１。经过多年的研究，　具有环境效应的天然铁基矿物主要包括：土　国内外形成了物理法、化学法和生物法等土壤修复　壤中的含铁粘土矿物和天然铁矿物　土壤粘粒中　技术。但是目前的技术大多存在工艺复杂、工程造价　的铁少量存在于含铁绿脱石性粘粒和层状硅酸盐　高、修复成本昂贵等问题，不适合大范围土壤修复。　中，部分与有机质相结合，在强酸性条件下还可能　铁是自然界中少数但属于常见的变价元素，天　有极少量的铁盐存在．但主要是以氧化铁及其水　然铁基矿物在土壤颗粒和岩石、水体沉积物中广泛　合物形态出现。大多数土壤粘粒中氧化铁（Ｆｅ２０　）　存在　。它们有巨大的比表面积，反应性强，能吸附重　的质量分数在ｌ０％～１５％．砖红壤则更高【５】。土壤中　金属和有机污染物质．具有较高的反应活性。变价铁　的氧化铁包括赤铁矿、针铁矿、磁赤铁矿、纤铁矿、　基矿物的还原溶解作用，可氧化降解酚类化合物，减　水铁矿、磁铁矿等。　氧化铁与其它成分之间的反应主要发生在固液　收稿日期：２００７—０４—２０　两相的界面．表面羟基化对氧化铁的活性十分重要。　基金项目：上海市科委专项基金资助（０６ＤＺ２２００２）　作者简介：王文成（１９８１－），男，山东威海人，硕士研究生，专业研究方　例如针铁矿和纤铁矿表面如果发生羟基化．铁原子　向：水污染控制技术．　会在水介质中形成一个配位层，这一过程如下闸：　维普资讯 http://www.cqvip.com １２８　江　苏ＯＨ　０　环境科技　２００７年ｌ２月　ＯＨ　．层络合反应，吸附力是静电力．结合能较弱。过程可　／　Ｏ　＋Ｈ２０　＝　Ｆｅ　Ｆｅ　表面羟基化反应能形成不同活性的表面羟基．　＼Ｆ／　＼ｏ／　逆。②特异性吸附（或专性吸附）．离子与表面基团生　成内层络合物．产物比较稳定．不易解吸。金属阳离　子的特异性吸附可用下式表示ｆｌ５】：　Ｓ－ＯＨ＋Ｍ２＋＋Ｈ２０　二；Ｓ一０一ＭＯＨ￣＋Ｈ　（１）　它们的活性取决于ＦｅＯＨ基团中氧的配位环境．．针铁　矿（　—ＦｅＯＯＨ）有４种表面羟基　如图ｌ所示　根据　Ｏ是否与１个、３个或２个相邻Ｆｅ　离子配位．ＦｅＯＯＨ　③表面沉淀。低浓度时表面络合模型可以解释金属　阳离子的吸附行为．但是吸附浓度很大时．表面络合　模型就不适用了　在低浓度时吸附等温线可以用　分别称为Ａ型、Ｂ型、Ｃ型表面羟基。第４种表面羟基　称为路易斯酸位Ｆｅ　．Ｈ　Ｏ。Ａ型位既是质子接受体又　是质子给予体。Ｂ型位和Ｃ型位一般是非活性的　ａ．孪位羟基；ｂ．氢键结合的邻位羟基；ｃ．孤立的羟基；ｄ．双配位羟基；　ｅ．三配位羟基：￡表面羟基（即化学吸附水）和２层物理吸附水之间　理想化的关系　图１氧化物表面上不同类型的表面羟基　目前国内外对铁基矿物性质进行了一定的研　究。如铁基硅酸盐矿物（云母、蒙脱石、绿脱石、蛭石　等）具有巨大的表面积，能有效吸附污染物；黄铁矿、　磁铁矿、硫铁矿、四方硫体矿等铁基矿物都含有亚　铁。具有潜在还原有机和无机污染物的能力。铁基硫　化物、氢氧化物、氧化物、硅酸盐矿物等铁基矿物表　面性质的研究已有报道【８＿ｔ３］．但大多数研究还处于起　步阶段。对于界面反应过程和反应机制研究还不多。　２铁基矿物去除土壤污染物的机制　２．１吸附和离子交换作用　’　为了能够理解污染物质在金属氧化物表面吸附　的原理．国内外研究者提出了许多吸附模型，如表面　络合模型、表面沉淀模型、扩散模型（ＤＤＬＭ，ｔｈｅ　Ｄｉｆｕｓｅ　Ｄｏｕｂｌｅ　Ｌａｙｅｒ　Ｍｏｄｅｌ１、三层络合模型（ＴＬＭ．　Ｔｒｉｐｌｅ　Ｌａｙｅｒ　Ｍｏｄｅ１））、修正的三层络合模型、非静电　吸附模型、电荷分布模型ｆＣＤ，Ｃｈａｒｇｅ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　Ｍｏｄｅ１）和多位复合模型（ＭＵＳＩＣ，Ｍｕｈｉｓｉｔｅ　Ｃｏｍｐｌｅｘａｔｉｏｎ）等【堋　金属离子和酸根离子在土壤和土壤矿物界面上　的吸附主要包括３种：①非特异性吸附，通过离子交　换进行吸附。这种过程通常被认为是表面基团的外　Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温线描述：当浓度继续升高时。并没有出　现Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温线所预测的饱和吸附容量．　Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温线可以更好的拟合吸附等温线　为了　解释这种转变建立了表面沉淀模型．将吸附质在吸　附剂表面沉淀过程补充到吸附过程中去　表面沉淀　模型分为两个部分：金属阳离子在吸附剂表面的络　合过程，见方程（１）；金属阳离子在界面上的沉淀过　程。如下列方程：　Ｓ—Ｏ—ＭＯＨ；＋Ｍ　＋Ｈ２０　二；　Ｓ－Ｏ－ＭＯＨ２＋＋Ｍ（ＯＨ）２（Ｓ）＋２Ｈ　（２）　表面模型模拟了在新形成的氢氧化物界面上的　多层吸附过程：金属离子浓度低时符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ等　温线．浓度高时符合Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温线．浓度继续升　高．沉淀作用成为主导．如图２所示。　图２吸附等温线的划分　Ｄｅｒｅｋ　Ｐｅａｋｔ　ｑ利用ＡＴＲ一肌Ｒ光谱分析．研究了　针铁矿、赤铁矿等铁基矿物对硫酸盐的吸附特性。结　果表明．硫酸盐在铁氧化物上的内层络合吸附量随　ｐＨ值的降低而增大。外层络合吸附量随离子强度降　低而减少　铁氧化物表面的Ａ型表面羟基通常是　Ｆｅ—Ｏ一和Ｆｅ—ＯＨ．氧原子与中心铁原子的结合键能很　强．即使硫酸盐的浓度很高也不易被交换。随着土壤　溶液ｐＨ值的降低。Ｆｅ　Ｈ结合质子形成Ｆｅ＿ＯＨｚ＋。　Ｈ　Ｏ和Ｆｅ原子的配位键能较弱．当存在竞争配位体　（如硫酸盐）很容易形成内层表面络合物。　．　针铁矿表面是ｆ１１０１晶型，未质子化的表面基团　Ｆｅ　０占６７％．剩下部分主要是Ｆｅ—Ｏ。由于Ｆｅ　Ｏ占　有将近７０％的表面积。当土壤溶液的ＤＨ值＜ＺＰＣ　（零电位点大约为９．０】时．Ｆｅ３０首先被质子化。直到　ｐＨ值＜７时。Ｆｅ一０才开始被质子化。在这种条件　醛　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２Ｏ卷增刊第２期　王文成等　天然铁基矿物修复土壤的机制　ｌ２９　下ＦｅａＯＨ获得了１１２个形式正电荷．形成外层络合　通过“泵升作用”（Ｆｅ　ｐｕｍｐｉｎｇ）迁移到氧化层，重新　氧化后可形成无定形水化氧化铁．增加氧化铁的活　化度［２２１。　‘　Ｓｕｎ等　开究了针铁矿对Ａｓ３＋的吸附和氧化．发现　物。只有当ｐＨ值更低针铁矿表面才会形成Ｆｅ３ＯＨ　，　发生内层络合吸附作用　赤铁矿表面主要是｛１１０｝￣｛００１ｌ晶型。ｆ００１ｌ晶型　矿物的晶体结构存在缺陷，反应活性强　当ｐＨ值＝　在ｐＨ值为５～７时．针铁矿对Ａｓ　有非常强烈的吸　ＺＰＣ时．大约８０％的单基配合体是Ｆｅ—ＯＨ２￣的形式　附．并且有２０％的吸附态Ａｓ３＋经过２０　ｄ后被氧化为　当ｐＨ值＜ＺＰＣ时，剩下的Ｆｅ—ＯＨ被愿子化。Ｆｅ２Ｏ一　Ａｓ５＋。土壤中铁氧化物氧化Ａｓ３＋的热力学原理为：　也被质子化形成中性的Ｆｅ，ＯＨ。由于赤铁矿的ＺＰＣ　２Ｆｅ（ＯＨ）３＋Ｈ　ｓ０３＋４Ｈ　；　很高，Ｆｅ　０一的质子化并不会生成外层络合物，而是　结合质子直接形成内层表面络合物，如图３所示。　ｐＨｔ￣ｉ＜９　Ｆｅ　２Ｆｅ２＋＋Ｈ￣ＡｓＯ４＋５Ｈ２Ｏ　Ｅｏ＝０．４０Ｖ　针铁矿　Ｆｅ　（外层）　磁黄铁矿（Ｆｅ，　Ｓ，０＜Ｘ＜０．１２５）遇到氧气和水会　快速氧化．磁黄铁矿在空气中氧化的总反应方程式　可以写成［２４１：　。｝ｒ　＋ｓ。４２一　；Ｆｅ　。Ｈｓ　ｐＨ值＜６　２Ｆｅ—ＯＨ　＋＋ＳＯ２－　・Ｆｅ—ｏ／Ｈ　（内层）　、Ｈ＼、ｏ　Ｈ２０　Ｆｂ—Ｏ—Ｓ／一Ｆｅｌ　Ｓ＋（２－ｘ／２）０２＋Ｘ　Ｈ２０一　（１－ｘ）Ｆｅ　＋ＳＯ４２－＋２ｘＨ　Ｆｅ　＋１／４０２＋Ｈ　一Ｆｅ　＋１／２Ｈ２０　０　Ｆｅ　＋３Ｈ２Ｏ——Ｆｅ（ＯＨ）３　ｓ）＋３Ｈ　＼０　ｐＨ值（９　赤铁矿　／ｏ（内层）　Ｆｅ一０Ｈｚ＋＋ｓ０４２－　＿－－Ｏ　Ｈ２０　＼０Ｆｅｌ　Ｓ＋（８－２ｘ）Ｆｅ　＋４Ｈ２Ｏ——　ｆ９－３ｘ）Ｆｅ　＋ＳＯ２－＋８Ｈ＋　在ＤＨ值＜４．５的情况下，Ｆｅ３＋氧化磁黄铁矿的速　率比氧气快，也远远超过氧气氧化二价铁的速率　野　外观察和实验结果还表明磁黄铁矿会发生以下不完　全氧化生成单质Ｓ：　Ｆｅｌ　Ｓ＋（１１２一ｘ／２）Ｏ２＋２（１一ｘ）Ｈ＋—一　（１－ｘ）Ｆｅ　＋ＳＯ＋（１－ｘ）Ｈ２０　ＦｅＩ　Ｓ＋（２－２ｘ）Ｆｅ　——・（３—３ｘ）Ｆｅ２＋＋Ｓ０　２．３　与微生物的交互作用　图３针铁矿和赤铁矿表面硫酸盐络合物的形成机制　Ｒａｎｄａｌｌ　Ｓ　Ｒ等　研究了镉在针铁矿等氧化铁矿　物表面的吸附行为，证实镉在ｅｔ－ＦｅＯＯＨ，Ｂ—ＦｅＯＯＨ，　ＦｅＯＯＨ及Ｆｅ８Ｏ８（ＯＨ）６ＳＯ　上均是专性吸附，并根　据ＥＸＡＦＳ数据确定了镉在针铁矿上的结合机理　一Ｍａｒｌ‘ｏ　Ｖｉｉｉａｌｏｂｏｓ等０Ｓｌ研究了碳酸盐对ＣｒｆｖＩ），Ｐｂ（ＩＩ）和　ＵｆＶＩ１在针铁矿上吸附络合模型的影响，认为三层络　在生态系统有机和无机物质的相互作用过程　中，矿物和微生物之间相互关联、相互渗透［２５１。所以　在铁基矿物修复土壤的过程中．微生物的作用不能　忽视。近几年来矿物与生物的交互作用的研究倍受　关注，关于铁基矿物的研究主要有两个方面：　一合模型（ＴＬＭ）能成功的描述碳酸盐一金属离子二元　吸附体系。Ｒ　Ｗｅｅｒａｓ（卜ｏｒｉｙａ等，９１／￣究了ｐＨ值、离子　ｉ强度、吸附质初始浓度对ＣｒＯ４２－在针铁矿上吸附的影　响．认为ＣｒＯ４２－在针铁矿上的吸附属于专性吸附．当　吸附量小于２ｘ１０￣ｍｏ１．ｍ　时．利用三面（ｔｈｒｅｅ—ｐｌａｎｅ　ｍｏｄｅ１．ＴＰＭ）模型计算具有较好的重现性　２．２氧化还原作用　方面是利用矿物和微生物的交互作用强化　在土壤渍水前．主要的氧化还原物质是氧气．有　对重金属的吸附和有机污染物质的降解。Ｂｅｖｅｒｉｄｇｅ　认为．细菌表面作用引起环境中金属阳离子富集的　效应。在大多数的细菌表面分布着活性化学物质．　机还原物质很少：渍水后。大气氧向土壤中的扩散受　阻．土壤含氧量由于生物和化学消耗而减少．有机还　具有活性作用的铁离子化可导致中性ＤＨ值条件下　细菌表面带电荷。许多细菌能在其表面富集环境中　痕量的金属和污染性有毒重金属．并形成微细矿物　的胚体。利用细菌这一特性，可去除环境中的重金　属污染物　原性物质数量增多　土壤中的铁基粘粒和矿物逐渐　被还原，出现大量的亚铁态的氧化物。当土壤还原体　系稳定后．亚铁态的铁基还原性物质可占到活性还　原性物质的８０％以上［ｍｌ　Ｐｏｎｎａｍｐｅｒｕｍａ［２ｑ认为水稻土中参与氧化还原反　应的铁化合物是Ｆｅ（０Ｈ）　和Ｆｅ　（０Ｈ）　，也有人认为，　经常遭受氧化还原循环的水稻土Ｆｅ（ＯＨ）　起着较大　研究者还发现某些微生物具有异化铁还原作　用，即能利用外界的Ｆｅ　为电子受体．氧化吸附到　体内的还原性有机物质，从而使Ｆｅ　原为Ｆｅ　。而　Ｆｅ啭化为Ｆｅｚ＋的过程所释放出来的能量用于满足微　的作用．而对于不经常遭受循环的土壤．针铁矿和赤　铁矿可能参与氧化还原平衡。这些还原态的铁可以　生物生长发育的需要￣２６－ｒ０。由于Ｆｅ３＋的溶解度很低，　很多学者认为电子由微生物体转移给不溶性Ｆｅ　维普资讯 http://www.cqvip.com ｌ３Ｏ　江苏环境科技　【参考文献】　２００７年ｌ２月　化物过程可能需借助微生物体分泌的特异性螯合　剂．使结晶态铁先变为有机络合态铁而溶解．同时溶　【ｌ】骆永明，滕　应，过　园．土壤修复——新兴的土壤科学分　解的铁被还原；或者需借助电子穿梭物质，Ｎｅｗｍａｎ　发现一些细菌通过分泌一些小的、可扩散的还原　性物质．在微生物和不溶性Ｆｅ　基质之间充当电子　支学科［Ｊ］．土壤，２００５，３７（３）：２３０—２３５．　【２】朱利中．土壤及地下水有机污染的化学与生物修复【Ｊ】．环　境科学展，１９９９，７ｆ２１：６５—７１．　穿梭体．促使土壤中的Ｆｅ暇生异化还原作用将有　【３】温志良，莫大伦．土壤污染研究现状与趋势［Ｊ］．重庆环境科　机物质氧化。不过现在有资料显示。存在一些铁还原　学，２０００，　２（３）：５５—５７．　４】贾国东，钟　佐．铁的环境地球化学综述【Ｊ】．环境科学进展，　菌可直接还原不溶性Ｆｅ　氧化物而不借助螯合剂或　【１９９８，７（５）：７４—８４．　电子穿梭物质　如果环境不能提供一种可溶性的电　’　子受体（如柠檬酸铁），Ｇｅｏｂａｃｔｅｒ　ｍｅｔａｌｌｉｒｅｄｕｃｅｎｓ种　微生物在异化铁还原过程中会和Ｆｅ　化物直接接　‘【５】熊　毅．土壤胶体（第三册）【Ｍ】．北京：科学出版社，１９８７：　１５７—１５９．　触【矧。总之。异化铁还原微生物种类众多，它们利用　Ｆｅ３＋进行无氧呼吸的生理机能经历了长期的进　化．因此很难对Ｆｅ３＋￣化还原机理形成一个总括的　【６】金相灿．沉积物污染化学【Ｍ】．北京：中国环境科学出版社，　１９９２：５３—５４．　【７】Ｓｐｏｓｉｔｏ　Ｇ，Ｘｕ　Ｓ，Ｂｏｙｄ　Ｓ　Ａ．Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ（ｓ）ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎａｔｕｒａｌ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ　ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ　ｄｅｒｉｖｅｄ　认识．异化铁还原机制将有待人们继续研究。　一　另一方面是利用微生物改变土壤中铁基矿物的　形态和含量，增强土壤的氧化还原活性。在ｐｅ≤一６．８　或者Ｅｈ≤一４００　ｍＶ的条件下．硫酸盐还原菌　（Ｄｅｓｕｆｏｖｉｂｒｏ　ｓｐｐ．）释放出的Ｈ２Ｓ（ＨＳ－），与天然云母、　土壤粘粒中铁的氧化物和氢氧化物产生的铁离子沉　淀生成无定型的ＦｅＳ　。由于ＦｅＳ是热力学极不稳定　物质．在成岩作用下形成微晶的双锥体黄铁矿，在少　数情况下也可能生成白铁矿。此外。Ｓｈｅｒｒｉｆｆｔｓｕ提出用　一ａｎｄ　ｎａｔｕｒｌａ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｍａｔｔｅｒ［Ｊ】．Ｅｎｖｉｒｏｎ　Ｓｃｉ　Ｔｅｃｈｎｏｌ，１９９６（３０）：　ｌ　５５３一ｌ　５５７．　【８】陈　静．氧化铁矿物作为环境材料在土壤和水体中的应用　［Ｊ］．贵州地质，２００１，ｌ８（３）：２０５—２０９．　【９】鲁安怀，卢晓英，任子平．天然铁锰氧化物及氢氧化物环境　矿物学研究［Ｊ］．地学前缘，２０００，７（２）：４７３—４８３．　【ｌ０】艳　杰，贾建业，谢先德．铁锰氧化物在污染土壤修复中的　作用［Ｊ］．地球科学进展，２００２，１７（４）：５５７—５６４．　【ｌｌ】陈方明．金属矿物材料在废水处理中的应用【Ｊ】．矿产与地　质，２００４，ｌ８（１）：５５—５８．　【１２】陈方明，陆　琦．天然矿物材料在废水处理中的应用【Ｊ】．　化Ｘ－矿产地质，２００４，２６ｆ１）：３５—４０．　种细菌联合体作媒介引起铁反应产生生物膜的联　合体．可控制水体中Ｅｈ和ｐＨ值．这种联合体对铁　矿物（如铁氧化物与氢氧化物）的溶解、沉淀和变化　反应具有活性．能将磁赤铁矿转化为赤铁矿。　【ｌ３】从　喜，鲁安怀．天然矿物治理污染物研究进展与展望【Ｊ】．　中国非金属矿工业导刊．２００２（５）：２９—３３．　【１４】Ａｎｄｒｅｗ　Ｒ，Ｆｅｌｍｙ，Ｊａｍｅｓ　Ｒ，：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｓｔａｔｉｃｓ　ｃＭｃｕｌ￣ｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｏｔｏｎ　ｂｉｎｄｉｎｇ　ｔｏ　ｇｏｅｔｈｉｔｅ　ｓｕｒｆａｃｅｓ：Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ　４结论　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｈａｒ￣ｎｇ　ａｎｄ　ｐｒｏｔｏｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｏｅｔｈｉｔｅ　ｏｆ　我国目前土壤污染问题十分严重．大部分城市、　工业区、农田都不同程度地存在土壤污染问题，而且　土壤修复难度很大．因此探索合适的土壤污染修复　技术具有重要的现实意义。　ｇｏｅｔｈｉｔｅ　ｉｎ　ａｑｕｅｏｕｓ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　［Ｊ］．Ｇｅｏｃｈｉｍｉｃａ　ＥＴ　Ｃｏｓｍｏｃｈｉｍｉｃａ　Ａｃｔａ，１９９８，６２（１）：２５—３　１．　【ｌ５】姜　威．砷、镉在土壤及针铁矿表面的吸附行为研究【Ｄ】．　北京：中国科学院生态环境研究中心．２００５．　目前研究表明土壤中天然存在的各种形态的铁　基化合物对污染物都有一定的去除作用．其作用机　制主要是吸附交换作用、氧化还原作用、与生物交互　作用等。目前国内外关于铁基矿物的吸附作用、氧化　作用等进行了较多的研究　然而对Ｆｅ　还原特性研　【１６】Ｄｅｒｅｋ　Ｐｅａｋ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ－ｓｃａｌｅ　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｔｏ　ｐｒｏｂｅ　ｏｘｙａｎｉｏｎ【ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ　ｉｎ　ｓｏｉｌｓ【Ｄ］．Ｄｅｌａｗａｒｅ：　ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＤｅｌ　Ｄｏｃｔｏｒ，２００２（１）：５０—５２．　‘　【１７】Ｒａｎｄａｌｌ　Ｓ　Ｒ，Ｓｈｅｒｍａｎ　Ｄ　Ｍ，Ｒａｇｎａｒ￣ｏｔｔｉｒ　Ｋ　Ｖ，ｅｔ　ａｔ．Ｔｈｅ　ｓｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌｅａｄ　ｓｐｅｃｉｅｓ　ｏｎ　ｇｏｅｔｈｉｔｅ［Ｊ］．Ｃｏｌｌｏｉｄ　ａｎｄ　Ｓｕｒｆａｃｅｓ，２０００（１６６）：２２５—２３３．　【１８】Ｍａｒｉｏ　Ｖｉｌｌｌａｏｂｏ，Ｍａｙａ　Ａ　Ｔ，Ｊａｍｅｓ　Ｏ，ｅｔ　ａ１．Ｓｕｒｆａｃｅ　ｃｏｍｐｌｅｘａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｏｆ　ｃａｒｂｏｎａｔｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　究还很少．但土壤中大量存在的Ｆｅ２＋￣物质对某些　氧化性污染物应该有很强的还原能力．应该重视这　方面的研究　通过铁基矿物的还原作用去除污染物结构中的　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｒ（ＶＩ）、Ｐｂ（ＩＩ）、ｕ（Ｖ１）ｏｎ　ｇｏｅｔｈｉｔｅ［Ｊ］．Ｅｎｖｉｏｎ　ｒＳｃｉ　Ｔｅｃｈｎｏｌ，２００１（３５）：３　８４９—３　８５６．　【１９】Ｗｅｅｒａｓｏ－ｏｒｉｙａ　Ｒ，Ｈ　Ｊ．Ｍｅｃｈａｎｉｓｔｉｃ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｏｆ　ｃｈｒｏｍａｔｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｏｎｔｏ　ｇｏｅｔｈｉｔｅ［Ｊ］．Ｃｏｌｌｏｉｄ　ａｎｄ　ｓｕｒｆａｃｅｓ，２０００（１６２）：　ｌ６７—１７５．　强拉电子基团．降低污染物质的生物毒性．再通过土　壤中丰富的微生物将它彻底降解．有望开发成物　化——生化联合土壤修复新技术　（下转第１３３页）　维普资讯 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第２０卷增刊第２期　赵大顺等　抚顺市区地下水水质污染现状及对策研究　１３３　与后备水源，制定地下水环境治理与恢复、保护专项　规划．分步分阶段实施　以遏制地下水质污染加重之　趋势。　（２）首先抓污染源的治理．结合抚顺市西舍场、　东舍场、东露天矿等处大量堆放煤矸石，应采取“转、　截、导、治”综合整治办法。可研究修建地下水防渗　坝．地表修挡水堤坝．并将该地段严重污染的地下水　导入污水处理场　垃圾、市区产生的生活垃圾痘进行规范化，引进发达　国家固体废物回收再利用技术．进行有效处理．尤其　位于浑河主干流及支流附近的固体废物．应尽早处　理，固体废物的堆存地必须进行防渗处理。　（８）认真调查和研究市区地下水开采现状．确定　区域地下水开采警戒量．在市区内几个大型地下水　污染中心周边防止形成地下水开采降落漏斗．以防　止污染中心进一步扩大　（３）对于治理西舍场、东舍场及东露天矿等几处　（９）抚顺市的地下水监测工作仅限于抚顺市地　堆放煤矸石巨大的污染源所形成几个污染中心．除　质环境监测站．井点少．关键地段缺少控制井点．监　前述治理工程措施外．应采取系统工程的方法与治　测项目仅限于地下水的水位、水量．水质监测因子缺　理方案。要研究选择适宜在煤矸石堆积物、植草、植　乏重金属和细菌指标．建议抚顺市地质环境监测站　树造林．以固结煤矸石和防止水土流失　和抚顺市环境保护监测站进行有效合作．重新制订　（４）加强地下水源地的三级卫生防护及地下水　市区范围的监测点位．并在市区周边增设控制点位，　资源与水质的保护．科学划定地下水水源三级卫生　监ｉ贝４因子增加重金属和细菌指标．为抚顺市的地下　防护区（带），严禁在地下水质较好的地段内增设地　水环境改善提供较为科学合理的监测数据　下水的新污染源　（５）划定地下水易受污染的高风险区，在制订土　［参考文献］　地利用和城市规划时必须考虑含水层具有易于污染　【１】赵　旭．扎龙湿地水环境与可持续发展［ＪＪ．湿地科学，　的风险性．严防人为污染的存在。　２００５￣）：１０—１２．　（６）浑河上游３条河系仍有部分企业及畜禽养　【２】雷　静．地下水环境脆弱性的研究【Ｄ１．北京：清华大学，　殖污水进入地表水，化肥、农药以及畜禽粪便堆积淋　２００２．　溶也是重要的地下水污染源　应在上游重要河段建　【３】付素蓉，王焰新．城市地下水污染敏感性分析［Ｊ１．地球科学，　立污水处理厂．减轻浑河水体污染物的负荷．并清理　２０００（５）：２０—２１．　市区段主要支流的河底污染物，铺设防渗衬垫层．防　［４】颜　勇．澳大利亚地下水资源管理的法律与ｌＪＪ．地下　止污染物渗入地下水中　水，２００５（０２）：１８—２０．　ｆ责任编辑胡燕荣）　（７）企业堆放的工业固废、医疗单位产生的医疗　（上接第１３０页）　［２０１于天仁．土壤化学原理【ＩⅥ］．北京：科学出版社，１９８７：３９６—３９７．　【２８】Ｎｅｗｍａｎ　Ｄ　Ｋ，Ｋｏｈｅｒ　Ｒ．Ａ　ｒｏｌｅ　ｆｏｒ　ｅｘｃｒｅｔｅｄ　ｑｕｉｎｉｎｅｓ　ｉｎ　【２１】Ｐｏｎｎａｍｐｅｒｕｍａ　Ｆ　Ｎ．Ｔｈｅ　ｃｈｅｍｉｓｔｕ　ｏｆ　ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ　ｓｏｉｌｓ【ＪＪ．　ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｔｒａｎｓｆｅｒ…．Ｎａｔｕｒｅ，２０００（４０５）：９４　Ａｄｖ　Ａｇｒｏｎ．１９７２（２４）：２９—９６．　—９７．　【２２】妙　珍，邢承华．土壤氧化铁的活化与环境意义［Ｊｌ１．浙江　【２９】Ｎｅｖｉｎ　Ｋ　Ｐ，Ｌｏｖｌｅｙ　Ｄ　Ｒ．Ｌａｃｋ　ｏｆ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ—　师范大学学报，２００４，２７（３）：２７９—２８２，　ｓｈｕｔｔｌｉｎｇ　ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ　ｏｒ　ｓｏｌｕｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｆｅ（ＩＩＩ）ｄｕｒｉｎｇ　【２３】Ｓｕｎ　Ｘ　Ｈ，Ｄｏｒｎｅｒ　Ｈ　Ｅ．Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ａｒｓｅｎｉｔｅ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｓｏｌｕｂｌｅ　Ｆｅ（Ｉｌ１）ｏｘｉｄｅ　ｂｙ　Ｇｅｏｂａｃｔｅｒ　ｏｎ　ｇｏｅｔｈｉｔｅ［Ｊ］．Ｓｉｏｌ　Ｓｃｉ，１９９８（１６３）：２７８—２８７．　ｍｅｔａｌｌｉｒｅｄｕｃｅｎｓ田．Ａｐｐｌ　Ｅｎｖｉｏｒｎ　Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ，２０００（６６）：２　２４８　ｆ２４］蔡美芳．磁黄铁矿反应活性及氧化抑制作用机制ｆＤ１．广　—２　２５１．　州：华南理工大学，２００５．　ｆ３０】Ｋｒｉｅｇｍａｎ．Ｋｉｎｇ　Ｍ　Ｒ【Ｄ１．Ｓｔａｎｆｏｒｄ　ＣＡ：Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｓｔａｎｆｏｒｄ，　【２５】鲁安怀．矿物法一环境污染治理的第四类方法【　地学前　１９９３．　缘，２００５，１２（１）：１９６—２０５．　［３ｌ】Ｓｈｅｒｒｉｆ　Ｂ　Ｉ．＇Ｂｒｏｗｎ　Ｄ　Ａ，Ｓａｗｉｃｋｉ　Ｊ　Ａ．Ｉｏｒｎ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｆ２６１孙丽蓉．不同电子供体对水稻土中铁还原的影响ｆＤ１．西　ｒｅａｃｔｉｏｎｓ　ｍｅｄｉａｔｅｄ　ｂｙ　ａｎ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｂａｃｔｅｒｉａｌ　安：西北农林科技大学。２００４．　ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ［Ｊ］．ＩＭＡ　Ｃａｎａｄａ　Ａｂｓｔｒａｃｔ．１９９８：４０—４５．　【２７】杨　春．不同水稻土中铁的微生物还原特征ｆＤ】．西安：西　ｆ责任编辑胡燕荣）　北农林科技大学．２０００．