不同主导晶面赤铁矿对Cr（Ⅵ）吸附与迁移行为的影响

周艺艺，刘存，王玉军*

（1.中国科学院南京土壤研究所中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室，南京 210008；2.中国科学院大学，北京 100864）

铬是电镀、制革、采矿等行业产生的重金属污染物之一，主要以Cr（Ⅲ）和Cr（Ⅵ）两种常见价态存在于环境中。其中以CrO2-4和Cr2O2-7为主要形式的Cr（Ⅵ）毒性高、溶解度高、移动性强。铬尾矿的长期堆放、渗漏和含铬废水的不当排放，导致Cr（Ⅵ）容易迁移到厂矿周边农田土壤和地下水中，从而给环境和人类健康带来巨大的威胁[1-2]。已有研究发现，土壤矿物界面上的吸附、还原、沉淀、阴离子交换等过程可以影响Cr（Ⅵ）的滞留，从而影响Cr（Ⅵ）在土壤中的迁移与转化[3-4]。因此认清Cr（Ⅵ）与土壤矿物之间的相互作用至关重要。

作为土壤中最重要的活性矿物，铁氧化物被认为是控制Cr（Ⅵ）在土壤中迁移的主要因素之一。赤铁矿作为土壤中，特别是南方红壤中主要的铁氧化物类型，其热力学稳定且具有较高的吸附反应活性，常被作为模型矿物，用于探究对Cr（Ⅵ）的吸附机制。实验研究发现，Cr（Ⅵ）在赤铁矿上的吸附过程受到赤铁矿颗粒尺寸和形貌的控制，其中赤铁矿的纳米效应对Cr（Ⅵ）的吸附与迁移有显著影响[5-6]。通常纳米赤铁矿为其他铁矿转化生成，其晶体结构受原生铁氧化物类型以及土壤性质（如温度、水分和pH）调控[7]。土壤中典型的纳米赤铁矿通常有球形、六方形和片状等，其各向异性使其具有不同的主导暴露晶面，其中{001}和{110}等是最常见的晶面类型[8]。Cr（Ⅵ）在纳米赤铁矿不同晶面上存在着不同的吸附机制：HUANG 等[9]发现Cr（Ⅵ）在纳米赤铁矿{001}晶面和{110}晶面分别以单齿单核配位和双齿双核配位方式发生化学吸附，导致{001}晶面吸附点位密度低，吸附量小；……