解磷真菌驱动磷灰石固定重金属铅的地球化学模拟研究

结合磷灰石和解磷菌进行农业土壤铅修复是环境修复领域的新兴技术。然而仅靠实验很难全面解析修复过程中的详细反应过程和铅的成矿机制，特别是难以解释目标稳定矿物氟基磷酸铅为何不是主要产物。本文主要利用GWB软件中的React和Act2两个程序模块，基于前人实验数据设置模拟参数，对这一科学问题进行探究。首先用React程序模块的滴定模式（Titration）来研究黑曲霉复合氟基磷灰石的除铅过程，即通过向反应体系中逐步滴加草酸来模拟黑曲霉分泌草酸的过程。反应体系中Pb2+初始浓度为8.4 mmol·L-1，草酸总添加量为2.0 g·L-1，氟基磷灰石总添加量为8.3 g，其中草酸和氟基磷灰石分为100步添加到体系中。React模拟过程终止后，可得到体系pH值、主要离子浓度（Pb2+、Ca2+、H2PO4-、F-和C2O42-）以及生成产物随着草酸和氟基磷灰石添加的变化曲线。然后将黑曲霉与氟基磷灰石培养后的浸出液与Pb（NO3）2溶液混合后，用Act2模块模拟其草酸和F-浓度变化对铅矿物形态的影响。模拟结果表明：草酸引起的pH值变化是影响铅矿化结果的最重要参数，体系中的Pb2+主要以草酸铅形式沉淀，和原实验结果吻合。此外，只有在弱酸或碱性环境下，且溶液中氟离子浓度大于27 mmol·L-1时，体系中才会生成氟基磷酸铅。该结果为利用磷酸盐矿物材料进行土壤铅修复提供了理论指导