施氏矿物可实现原位修复砷污染河道

近日，南京农业大学资源与环境科学学院固体废弃物研究所团队在国际期刊《危险物质杂志》（Journal of Hazardous Materials）上发表研究论文。该团队利用施氏矿物实现了原位修复砷污染沉积物。施氏矿物（Schwertmannite）是一种常见于酸性矿山废水中的铁羟基硫酸盐矿物，具有良好的重金属吸附能力，对环境污染具有重要影响。

砷（As）是一种具有强致癌性的类金属，采矿活动是其人为排放的主要来源之一。在黄金开采密集区域，砷污染问题尤为突出。金矿开采导致伴生元素砷在河流沉积物中不断累积，对周边水生态环境构成严重威胁。

研究提出一种原位稳定化治理新思路：利用具有独特隧道结构且对砷具有优异固定能力的羟基硫酸盐铁矿物——施氏矿物，实现对沉积物中砷的长期稳定化。实验证明，向河流的砷污染沉积物中添加施氏矿物后，沉积物中有效性较高的乙酸可提取态砷在3天内快速降低并维持长期稳定，钝化率达到72.9%~87.2%。整个实验期间，淹水处理组上覆水中的砷浓度在7.2～32.1μg/L，始终低于50μg/L，符合国家《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）Ⅲ类水质要求。

沉积物砷形态分析表明，施氏矿物处理促使沉积物中不稳定的吸附态砷向稳定的晶质铁铝氧化物结合态砷和残渣态砷转化。分析发现，反应后矿物组成以施氏矿物为主，并伴有部分次生矿物纤铁矿生成。砷酸盐逐渐置换矿物隧道结构中的SO?2?，有效抑制了施氏矿物的相变过程，从而增强其稳定性。此外，被置换出的SO?2?在厌氧环境中转化为S2?，进一步降低了砷的迁移能力。

研究提出的施氏矿物原位稳定化技术，不仅适用于界河砷污染沉积物的修复，也为其他受重金属/类金属污染的河流、湖泊及矿区流域沉积物的原位治理提供了可行路径，尤其在铁（氧氢）氧化物主导污染物迁移转化的环境中具有广泛应用潜力。

南京农业大学资源与环境科学学院博士生罗伟晨为论文第一作者，该院教授周立祥为通讯作者。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.139739