施氏礦物可實現原位修復砷污染河道

近日，南京農業大學資源與環境科學學院固體廢棄物研究所團隊在國際期刊《危險物質雜志》（Journal of Hazardous Materials）上發表研究論文。該團隊利用施氏礦物實現了原位修復砷污染沉積物。施氏礦物（Schwertmannite）是一種常見于酸性礦山廢水中的鐵羥基硫酸鹽礦物，具有良好的重金屬吸附能力，對環境污染具有重要影響。

砷（As）是一種具有強致癌性的類金屬，采礦活動是其人為排放的主要來源之一。在黃金開采密集區域，砷污染問題尤為突出。金礦開采導致伴生元素砷在河流沉積物中不斷累積，對周邊水生態環境構成嚴重威脅。

研究提出一種原位穩定化治理新思路：利用具有獨特隧道結構且對砷具有優異固定能力的羥基硫酸鹽鐵礦物——施氏礦物，實現對沉積物中砷的長期穩定化。實驗證明，向河流的砷污染沉積物中添加施氏礦物后，沉積物中有效性較高的乙酸可提取態砷在3天內快速降低并維持長期穩定，鈍化率達到72.9%~87.2%。整個實驗期間，淹水處理組上覆水中的砷濃度在7.2～32.1μg/L，始終低于50μg/L，符合國家《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）Ⅲ類水質要求。

沉積物砷形態分析表明，施氏礦物處理促使沉積物中不穩定的吸附態砷向穩定的晶質鐵鋁氧化物結合態砷和殘渣態砷轉化。分析發現，反應后礦物組成以施氏礦物為主，并伴有部分次生礦物纖鐵礦生成。砷酸鹽逐漸置換礦物隧道結構中的SO?2?，有效抑制了施氏礦物的相變過程，從而增強其穩定性。此外，被置換出的SO?2?在厭氧環境中轉化為S2?，進一步降低了砷的遷移能力。

研究提出的施氏礦物原位穩定化技術，不僅適用于界河砷污染沉積物的修復，也為其他受重金屬/類金屬污染的河流、湖泊及礦區流域沉積物的原位治理提供了可行路徑，尤其在鐵（氧氫）氧化物主導污染物遷移轉化的環境中具有廣泛應用潛力。

南京農業大學資源與環境科學學院博士生羅偉晨為論文第一作者，該院教授周立祥為通訊作者。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.139739