稳定化的零价Fe,FeS,Fe3O4纳米颗粒在土壤中的固砷作用机理

砷是一种广泛存在于土壤和地下水中的污染物.虽然多种铁基材料已被用于受污染土壤中砷的固定,但是关于稳定化的铁系纳米颗粒在该方面的研究鲜见报道.本文研究了3种经淀粉固定的铁系纳米颗粒(零价Fe,FeS,Fe3O4)对两种典型砷污染土壤(果园土壤、靶场土壤)的固砷作用.为了检测纳米颗粒对砷的去除效果,实验中采取了不同的Fe/As摩尔比(51~1001)和接触时间(3或7d).土壤中砷的生物活性和浸出率分别用生理原理提取法(physiologicallybasedextractiontest,PBET)和毒性浸出程序(toxicitycharacteristicleachingprocedure,TCLP)方法表征.在实验时间为3d、Fe/As摩尔比为1001的实验中,果园砂质土壤中砷的生物活性从最初的71.3%±3.1%分别降至30.9%±3.2%(零价Fe)、37.6%±1.2%(FeS)和29.8%±3.1%(Fe3O4);靶场土壤中砷的浸出率从初始0.51%±0.11%分别降至0.24%±0.03%(零价Fe)、0.27%±0.04%(FeS)和0.17%±0.04%(Fe3O4).3种纳米颗粒中Fe3O4的固砷效率最高.比较两种土壤,可以看出该处理方法更适用于铁含量较低、砷初始浸出率较高的果园土壤.结果表明,对于砷污染的贫铁土壤、沉积物和固废等,环境友好的铁系纳米颗粒是十分有效的固砷材料.