砷锑污染严重威胁人类健康，是环境领域面临的重大挑战。因此，研究砷 锑在环境界面上的形态转化及吸附去除成为当前环境科学领域的前沿研究热点。 砷锑的形态转化及界面过程受到众多环境因子影响，如光照、矿物种类、腐殖 质等。尤其是近来广泛使用的除草剂，如草甘膦、麦草畏等，会影响砷锑在土 壤矿物表面的赋存形态与迁移转化。阐明环境因子影响的分子机制对研究砷锑 的环境地球化学循环及污染削减具有重要意义，同时可为砷锑污染地区除草剂 的安全使用提供理论指导。本研究旨在结合多种谱学技术，在分子水平研究砷 锑的环境界面过程及迁移转化机制，并建立基于二氧化钛的高效去除技术，解 决其污染问题。

       首先，结合水化学实验及谱学表征，探讨了环境中广泛使用的除草剂对砷 在土壤界面迁移过程的重要影响及作用机制。研究通过水化学实验考察了草甘 膦（PMG）、麦草畏（Dicamba）、腐殖酸（HA）、磷酸盐（PO4 3-）对吸附态砷 迁移释放的影响。结果表明，在 pH 范围 5 到 9 条件下，吸附态砷的脱附过程符 合拟二级动力学，除草剂和竞争离子对针铁矿表面砷的脱附率顺序为 PO4 3-> PMG > HA ≈ Dicamba ≈ H2O。其中，与砷具有相似化学结构的 PO4 3-对砷的脱附 释放影响显著，其次是具有磷酸盐基团的 PMG，而 Dicamba 的影响较小。基于 原位漫反射红外光谱的研究表明，在砷吸附平衡的体系中加入 PMG 时，位于 765 cm-1处的 As(III)−O−Fe 振动峰降低，同时 PMG 中位于 1137 cm−1处的-PO4 3- 振动峰升高，表明 PMG 的竞争吸附是导致吸附态砷释放的主要原因。当加入竞 争离子 PO4 3-时，As(III)−O−Fe 振动峰移至 786 cm-1，同时出现 1093 cm-1处 PO4 3- 振动峰，说明 PO4 3-通过改变 As(III)吸附构型介导 As(III)的释放。与 As(III)不同， PMG 与 PO4 3-对 As(V)吸附的影响较小，其位于 763 cm-1处的 As(V)−O−Fe 振动 峰并无明显变化。通过土壤滤柱实验研究砷的长距离迁移行为，结果显示，在 10 天 60 个柱体积的过滤周期中，近 51.5%的 As(III)和 39.4%的 As(V)被脱附释 放。其中，PO4 3-、PMG、和 HA 对砷脱附释放的影响较为显著，说明 HA 对砷 的长距离迁移影响较大。以上研究对砷的环境地球化学循环及除草剂的安全使 用具有重要意义。

      其次，基于溶解动力学和自由基猝灭实验研究了硫化锑（Sb2S3）的氧化溶 解，为阐明锑的环境来源及迁移归趋提供了理论依据。结果表明，模拟日光条 件下 Sb2S3的氧化溶解速率较低。此外，研究了黄铁矿（FeS2）对硫化锑氧化溶 解及迁移释放的影响及机制。结果表明，在模拟日光条件下，由于异质界面电 荷转移，FeS2提高了 Sb2S3的氧化溶解速率约 11.4 倍。从 Sb2S3到 FeS2的电子转 移分离了光生空穴(h+ )和电子(e- )对，促进了 Sb2S3 和 FeS2 上的羟基自由基(•OH) 和 FeS2 上的超氧自由基(O2 •- )的生成。自由基猝灭实验表明，FeS2 表面的 O2 •-是 Sb(III)氧化的主要活性氧物种，贡献高达 91%；•OH 会优先吸附在 Sb2S3 表面， 随着 Sb2S3的溶解而释放到液相中，促进 Sb(III)在溶液中氧化。基于 X 射线近边 吸收谱和 X 射线光电子能谱的分析表明，在 FeS2 表面，Sb(III)的氧化反应耦合 了 Fe2+/Fe3+的相互转化，同时氧化产物在 FeS2表面的吸附抑制了 FeS2的溶解。 以上研究结果进一步加深了我们对 Sb2S3 在自然环境中矿物-水界面转化和迁移 的理解，并为锑污染去除技术的研究提供了理论支持。

      最后，研究了颗粒二氧化钛为吸附材料的滤柱对水中锑的去除效果及材料 的反洗再生。结果表明，锑矿区自来水中高达 324 µg/L 的 Sb(V)在 580 个柱体积 的处理过程中可降至 6 µg/L 以下，达到饮用水标准。使用后的二氧化钛经再生 后可循环使用。动力学结果表明，锑在颗粒二氧化钛表面的吸附符合 Weber Morris 颗粒内扩散模型，其中 Sb(III)和 Sb(V)的吸附控速步分别是颗粒内扩散和 外部扩散，这与 Sb(V)较强的迁移性一致。基于表面络合模型 CD-MUSIC 和一 维传输模型 PHREEQC 对 Sb(V)的界面吸附行为及迁移穿透曲线进行模拟。结果 显示，水体中共存 Ca2+离子可显著促进 Sb(V)的吸附去除，Mg2+、K +、Na+、 Si4+、Al3+、SO4 2-、Cl-、NO3 -、NO2 -、F -等离子对 Sb(V)吸附的影响较小。本研 究为解决锑污染问题提供了新方法、新思路。