土壤学报

作者：梁斌，刘福，朱润良，邢介奇，张烨坤，肖智方，叶倩婷，王雯霞，石振清

单位：梁斌，华南理工大学环境与能源学院, 广州 510006；,刘福，华南理工大学环境与能源学院, 广州 510006；,朱润良，中国科学院广州地球化学研究所电子显微镜中心实验室, 广州 510640；,邢介奇，中国科学院广州地球化学研究所电子显微镜中心实验室, 广州 510640；,张烨坤，华南理工大学环境与能源学院, 广州 510006；,肖智方，华南理工大学环境与能源学院, 广州 510006；,叶倩婷，华南理工大学环境与能源学院, 广州 510006；,王雯霞，华南理工大学环境与能源学院, 广州 510006；,石振清，华南理工大学环境与能源学院, 广州 510006；zqshi@scut.edu.cn,

关键词：铁氧化物;腐殖酸;镉;亚铁催化转化;吸附与固存

基金：国家自然科学基金项目（42025701，42307297）资助

铁氧化物在自然环境中的转化过程对重金属迁移具有重要影响，腐殖酸（HA）作为土壤和水体中的重要有机组分，可调控该过程。通过透射电镜（TEM）-能量色散谱（EDS）-电子能量损失谱（EELS）技术，系统探讨了HA影响下Fe（II）诱导水铁矿（Fh）向晶态铁氧化物（纤铁矿Lp、针铁矿Gt和磁铁矿Mt）的转化动力学，及其对镉（Cd）固存的影响。结果表明，在Fh-Cd体系中，6 h时Lp（48.08%）和Gt（43.49%）迅速形成，120 h后Lp持续转化为Gt，至168 h时少量Mt（4.82%）生成。在Fh-HA-Cd体系中，HA显著抑制转化速率，Lp和Gt形成较慢，168 h时矿物组成为Fh（2.63%）、Lp（42.79%）和Gt（54.6%），未检测到Mt。在转化过程中，固相HA浓度从4.94 mmolŸL-1降至4.49 mmolŸL-1，固相Cd浓度在6 h后迅速下降，随后趋于稳定，Fh-Cd体系固相Cd浓度较Fh-HA-Cd体系高约5%～10%。TEM高角环形暗场和EDS分析显示，初始状态下碳（C）和Cd与Fh高度相关，转化后Lp和Gt对Cd吸附能力仍较强，但对C的吸附显著减弱。EELS线扫进一步揭示，C主要固存于Fh表面及Lp的缺陷和孔隙中，含碳官能团（C-H、C=O、C-OH）在转化中逐渐脱附，而Cd通过吸附、结构取代及物理包裹等多种机制保留于新形成的铁氧化物中。上述结果表明，HA通过抑制铁氧化物转化和增强Cd吸附能力，显著影响Cd的地球化学行为，为理解铁氧化物-有机质-重金属相互作用机制提供了重要科学依据。

来源：2026年第1期

《土壤学报》期刊编辑部

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