近日，资源与环境科学学院固体废弃物研究所团队在国际权威期刊《Journal of Hazardous Materials》上发表题为“Highly efficient stabilization of arsenic in the contaminated sediments of Jiehe River by schwertmannite to inhibit arsenic release into overlying water”的研究论文，报道了团队在利用施氏矿物原位修复砷污染河道方面取得的重要进展。
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。在我国黄金开采密集区域，尤其是素有“金都”之称的山东省招远市，砷污染问题尤为突出。金矿开采导致伴生元素砷在当地界河沉积物中不断累积。2020年监测数据显示，界河国控断面水体中砷浓度高达0.12 mg/L，超过国家控制标准限值（0.05 mg/L），对周边水生态环境构成严重威胁，亟需开展针对性的沉积物修复工作。
为应对界河历史遗留的沉积物砷污染问题，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。向界河真实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50 μg/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。通过低温（77 K）穆斯堡尔谱分析发现，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SO₄²⁻，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SO₄²⁻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。
图1沉积物1（A）、沉积物2（B）和沉积物3（C）反应后的砷形态分析
图2反应前（A）后（B）的矿物77k57Fe Mössbauer参数
图3施氏矿物（Sch）钝化沉积物中砷的示意图
资源与环境科学学院2022级博士生罗伟晨为论文的第一作者，周立祥教授为通讯作者。今年会官方网站固体废弃物研究所团队在国家自然科学基金和国家重点研发计划的资助下，长期从事重（类）金属（砷、镉、铅、汞等）污染土壤，以及砷、六价铬和汞污染河道底泥的稳定化修复研发工作。研发的新型钝化材料和原位移动式修复技术在污染河道底泥修复上得到规模化应用，为我国环保事业的发展做出了较大贡献。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.139739
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