金属硫化物矿物是自然界中常见的矿物类型之一，在自然界中分布广泛。金属硫化物矿物受自身结构的影响，在自然条件下容易风化，释放重金属离子，产生酸性废水，对周围环境造成重金属和酸性排水污染。随着金属硫化物矿产资源开发利用力度的加大，金属硫化物矿物风化造成的水土资源污染日益严重。上述问题越来越受到相关政府部门和相关研究领域科学家的关注。作为具有半导体性质的矿物的典型代表，金属硫化物矿物的风化过程本质上是一种电化学反应。为此，中科院地球化学研究所研究人员将电化学检测技术引入环境地球化学领域，成功搭建了金属硫化物矿物电化学行为实验研究平台；并进行了多种自然环境介质条件。硫化矿物风化行为的研究为金属硫化矿物风化引起的相关场地水土资源污染的源头治理提供了理论解释和策略。通过一年的努力，上述领域的多个研究方向取得了研究进展。

作为陆生和水生动植物化学和微生物降解的产物，腐植酸在自然界中无处不在，是土壤、沉积物和水的主要有机成分。腐植酸富含含氧官能团，如羧基、羟基、酚羟基和羰基。这些含氧官能团可以与Fe、As和Cu等金属硫化物矿物风化作用释放的许多金属离子相互作用 络合形成复合物，并影响这些离子的迁移和转化。这种效应也间接影响了金属硫化物矿物的风化机理和速率。

土壤是地球上整个陆地生态系统的重要组成部分，是人类赖以生存的基本自然资源。我国土壤具有“南酸北碱”的特点。以碱性土壤为例，它含有大量的分子或离子，如O₂、span>OH^-、Cl^- 和 SO₄^2-< /span> 由于金属硫化物矿产资源开发利用的需求，金属硫化物矿物在开采、运输和尾矿堆积过程中会进入土壤。土壤中的溶解氧和OH-可在阴极还原，SO₄^2- 可与金属硫化物方铅矿风化产生的Pb(II)离子结合形成PbSO₄ , 而 PbSO₄ >Cl^- 有很强的穿透表面膜的趋势。土壤中的上述分子（离子）将对金属硫化物矿物风化过程的热力学和动力学产生重要影响。

另外，酸雨是环境污染的源头之一，我国部分地区（包括大型金属硫化物矿区）也是酸雨易发地区。当金属硫化物矿物被酸雨侵蚀(pH<5.6)时，酸雨中大量的H⁺势必会加剧金属硫化物矿物的腐蚀。风化。

基于以上分析，研究人员利用多种电化学测试技术和表面分析测试技术，成功开发了无/有腐植酸的水介质中的毒砂，以及酸雨中的毒砂的实验研究。方铅矿在碱性土壤介质中的风化行为，获得了上述自然条件下各种金属硫化物矿物风化过程的定量热力学和动力学参数，明确了金属硫化物矿物的组成元素。地球化学循环过程，定量评价一定时间内金属硫化物矿物重金属释放量和酸（碱度）变化。研究成果为金属硫化物重金属和酸性废水污染的产生机理提供了科学的理论解释和理论解释。污染源治理提供了有效的策略；同时，原位电化学测试技术的应用，也为其他导电固体物质在自然环境中的环境效应的实验研究提供了新的研究思路。

以上研究成果发表于Water Research、Journal of Hazardous Materials、Science of the Total Environment等期刊> 等等。

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图1 砷在无/有腐植酸的水中黄铁矿的风化行为

图2 风化方铅矿在碱性土壤介质中的行为

图3 毒砂在酸雨下的风化行为媒体

[来源：地球化学研究所]

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