柠檬酸协同黄铁矿对煤矸石硅缓释及土壤砷稳定性的影响研究

煤矸石是煤炭开采和加工过程中产生的固体废弃物,通常由硅酸盐组成。其在提升硅的生物可利用性方面具有显著潜力,因此可作为农业用硅肥的潜在来源。然而,煤矸石硅的缓释性不足与植物的慢吸收速率存在天然矛盾,限制了煤矸石作为硅肥的应用。本研究探讨了柠檬酸和黄铁矿对煤矸石中硅的缓释效果,以及由此制备的复合物(C@PC-10)对土壤中砷的固化与稳定化作用。研究结果显示,C@PC-10能有效减缓煤矸石中硅的释放速率,在30 d的实验周期内,土壤中水溶态砷和有效态砷的去除效率分别达到71.3%和55.9%。此外,酸溶态砷的比例降低,而残渣态砷的比例增加。模拟酸雨实验进一步表明C@PC-10能够抑制土壤中砷的溶出。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析,本研究证实了球磨过程中黄铁矿的氧化及其向黄钾铁矾和FeOOH的转化。这些发现揭示了氧化黄铁矿对砷的吸附能力显著增强,表明C@PC-10复合物是一种高效的修复材料,能够调控硅酸盐的释放并有效阻碍土壤中砷的迁移。