FeS2氧化过程对大宝山矿区土壤镉溶出转化影响机制.pdf

摘要

因矿业开采导致的土壤重金属污染问题逐渐成为了国家污染防治关注的重点和

难点。矿区污染的源头来自于硫化物矿物的氧化，使得部分稳定的重金属从土壤中释

放，为了做好源头防控，探究矿区重金属的释放机制非常重要。FeS是大宝山矿区最

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丰富的硫化物矿物，静止电位比较低，而且氧化过程中会产生活性物质，容易促进其

他矿物的氧化溶出。CdS伴生于硫化物矿床，是大宝山矿区镉的主要赋存形式，CdS

的氧化溶出直接影响着大宝山矿区镉的释放。本研究以FeS、CdS为研究对象，了解

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两种矿物在溶液氧化溶出的化学行为，分析FeS2对CdS氧化溶出行为的贡献，挖掘

FeS2影响Cd氧化溶出的关键因子，进而将两种矿物放入土壤中，探究FeS2对镉存在

形态的影响。本论文主要研究结果如下：

（1）FeS2与CdS共存时会加快CdS的氧化溶出。0.01gCdS在60天内氧化溶出

Cd的浓度为0.37mg·L-1，在0.1gFeS与0.01gCdS共同存在时在60天内氧化溶出

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Cd的浓度为40.95mg·L-1，提高了109.67倍。

（2）FeS2调节CdS氧化溶出的机制有三个：①FeS2与CdS形成原电池，加快

CdS的氧化溶出。②FeS氧化过程中产生·OH，·OH会加快CdS的氧化溶出。③FeS

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氧化过程中产生Fe3+，Fe3+会加快CdS的氧化溶出。三种机制共同促进CdS的氧化溶

出。

（3）外源添加的CdS首先会增加土壤中的可氧化态镉和残渣态镉的含量，随着

培养的进行，在镉低污染土中CdS一部分会逐渐溶解，使弱酸提取态镉增加，另一部

分CdS则逐渐被固定，增加了残渣态镉的含量。在镉高污染土中则会溶解更多的CdS，

使弱酸提取态镉、可还原态镉、可氧化态镉含量都增加，而残渣态镉含量下降。

（3）外源添加的FeS2同样对土壤镉形态分布产生影响，在镉低污染土中弱酸提

取态镉、可氧化态镉比例上升，可还原态镉、残渣态镉比例下降，而在镉高污染土中

也呈现出类似的趋势，但镉高污染土的弱酸提取态和可还原态镉比例更高。

（4）当FeS2与CdS共存时，不仅促进CdS溶解，同时还影响镉形态的分配。在

镉低污染土增镉高污染土均提高增加了弱酸提取态镉和可还原态镉的占比，但在镉高

污染比镉低污染土有着更高比例的弱酸提取态镉、更低比例的可还原态镉。

关键词：FeS；CdS；镉形态；改良BCR法

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I

英文缩略词

英文缩写英文全称中文全称

FeS2pyrite二硫化亚铁/硫铁矿

CdSgreenockite硫化镉/硫镉矿

Feiron铁

Cdcadmium镉

SHEStandardHydrogen标准氢电极

Electrode

SCESaturatedCalomel饱和甘汞电极

Electrode

AMDAci