土壤中铁的氧化物和氢氧化物对砷的吸附

测定了加钠Ashanti矿区土壤中天然铁氧化物和氢氧化物的砷浓度,发现其变化范围为2～35600mg/kg。在pH值呈中性的富氧化粘土的土壤中以及尾矿的表面氧化部分,砷在这两相中的浓度最高,达35600mg/kg。在高酸性土壤或处于还原条件的地方,铁氧化物和氢氧化物中砷的浓度较低(最高为433mg/kg)。还观测到富有机质土壤的矿物中这两个相的砷浓度更低。在所研究的样品中非晶质铁的氢氧化物中的砷含量比晶质铁氢氧化物和氧化物矿物中的砷含量高得多。为了研究pH值和土壤有机酸对砷的吸附作用的影响,我们测定了针铁矿、赤铁矿、纤铁矿中吸附态As(Ⅴ)、As(Ⅲ)、一甲基砷酸(MMAA)、二甲基砷酸(DMAA)的浓度。pH值小于7时,吸附能力依次为As(Ⅴ)>DMAA=MMAA>As(Ⅲ),而pH值大于7时依次为As(Ⅴ)>As(Ⅲ)>MMAA=DMAA。矿物吸附砷的能力依次为针铁矿>纤铁矿>赤铁矿。对所有铁矿物而言,富里酸含量增加,其对砷的吸附能力就减少。因此,尽管pH值为4～8时发生较大的吸附作用,但pH值的降低和富里酸浓度的增加都可以加快砷的淋滤。根据野外观察与实验结果的一致性,铁的氧化物和氢氧化物对砷的吸附似乎受Eh、pH值和其它如有机酸等潜在吸附剂存在的控制。这对尾矿堆中砷的处理很重要,那里通常处于还原条件下,使得As(Ⅲ)稳定,取代了As(Ⅴ),这导致砷的低吸附、高淋滤。此外,在富有机质土壤中,有机酸与砷化学种在矿物表面相互争夺成键位置也可能导致砷滞留较少。