砷是一種高致癌風(fēng)險(xiǎn)的類金屬，自然環(huán)境中高砷（As）含量可對(duì)人類和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成直接的健康威脅。我國(guó)砷污染問(wèn)題尤為突出，土壤中砷平均含量為11.2 mg/kg，約為世界平均值的1.5倍。水稻是我國(guó)受砷污染的主要糧食作物，我國(guó)人均砷攝取量約為42 µg/d，相當(dāng)于美國(guó)、加拿大、澳大利亞及法國(guó)總砷攝入量的4倍~4.7倍，其中通過(guò)大米攝入的砷占總砷攝入量的60%，較高含砷量的稻米使得以之為主食的人民的健康受到嚴(yán)重威脅。近年來(lái)許多學(xué)者致力于砷的地球化學(xué)行為和降低砷對(duì)人體毒害的研究，已取得了一系列的成果，但砷的環(huán)境行為受諸多因素的影響，相互作用機(jī)理復(fù)雜，本文從影響砷的主要物質(zhì)出發(fā)，定性探討各因素影響土壤中砷的固定釋放過(guò)程，以便進(jìn)一步理解環(huán)境中砷的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，降低人體攝入砷的風(fēng)險(xiǎn)。

1、鐵礦物對(duì)砷的影響

沉積物和土壤環(huán)境中的鐵礦物存在廣泛的吸附砷過(guò)程，鐵礦物吸持砷是一種有效的自然衰減過(guò)程，可顯著降低高砷水體中的砷濃度。例如，大多數(shù)土壤和沉積物中的鐵礦物能與As(V)強(qiáng)烈結(jié)合，尤其是具有高比表面積的鐵礦物；而As(III)的吸附更具特異性，與Fe(III)（氫）氧化物結(jié)合最明顯。不同類型的鐵礦物對(duì)砷的吸附機(jī)制以及特點(diǎn)詳見(jiàn)表1。

2、鋁氧化物對(duì)砷的影響

鋁氧化物對(duì)砷的固定起著重要作用，其作用受到氫氧化鐵強(qiáng)烈的干擾，因此研究通常將鋁和鐵綜合一起討論。Goldberg和Johnston指出三者相互關(guān)系為：As(V)在鋁（氫）氧化物或鐵（氫）氧化物表面形成親和力較強(qiáng)的內(nèi)層吸附；而As(III)在鐵（氫）氧化物表面同時(shí)形成內(nèi)層和外層吸附，但在鋁（氫）氧化物表面只能形成外層吸附，因此As(III)極易從鋁（氫）氧化物表面解吸。鋁和鐵對(duì)砷的吸附和釋放影響機(jī)制如圖1所示。

圖1 鋁鐵氫氧化物對(duì)砷的吸附及影響機(jī)制

3、結(jié)論與展望

砷具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，研究分析表明，造成砷向環(huán)境遷移的主要原因是鐵錳氧化物礦物的還原溶解、黃鐵礦等硫化物礦物的氧化溶解、鋁氫氧化物表面的砷還原、有機(jī)質(zhì)抑制砷吸附以及Eh降低和pH升高。未來(lái)對(duì)砷的深入研究應(yīng)集中在下列3個(gè)方面：（1）定量探討上述因素在不同性質(zhì)的土壤中的相互影響作用以及促進(jìn)砷釋放的相對(duì)貢獻(xiàn)值；（2）進(jìn)一步研究厭氧條件下鐵砷還原與氧化過(guò)程的動(dòng)力學(xué)機(jī)制以及鐵砷耦合的主要影響因素；（3）研究環(huán)境中不可培養(yǎng)的砷代謝微生物對(duì)砷固定釋放的影響。

作者：安禮航，劉敏超，張建強(qiáng)，黃 玲，陳志良

單位：五邑大學(xué)生物科技與大健康學(xué)院；生態(tài)環(huán)境部華南環(huán)境科學(xué)研究所；廣東省農(nóng)田重金屬污染土壤治理與修復(fù)工程技術(shù)研究中心

卷期：《土壤》2020年第52卷第2期