砷是一種高致癌風險的類金屬，自然環境中高砷（As）含量可對人類和生態系統構成直接的健康威脅。我國砷污染問題尤為突出，土壤中砷平均含量為11.2 mg/kg，約為世界平均值的1.5倍。水稻是我國受砷污染的主要糧食作物，我國人均砷攝取量約為42 µg/d，相當于美國、加拿大、澳大利亞及法國總砷攝入量的4倍~4.7倍，其中通過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重威脅。近年來許多學者致力于砷的地球化學行為和降低砷對人體毒害的研究，已取得了一系列的成果，但砷的環境行為受諸多因素的影響，相互作用機理復雜，本文從影響砷的主要物質出發，定性探討各因素影響土壤中砷的固定釋放過程，以便進一步理解環境中砷的遷移轉化規律，降低人體攝入砷的風險。

1、鐵礦物對砷的影響

沉積物和土壤環境中的鐵礦物存在廣泛的吸附砷過程，鐵礦物吸持砷是一種有效的自然衰減過程，可顯著降低高砷水體中的砷濃度。例如，大多數土壤和沉積物中的鐵礦物能與As(V)強烈結合，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）氧化物結合最明顯。不同類型的鐵礦物對砷的吸附機制以及特點詳見表1。

2、鋁氧化物對砷的影響

鋁氧化物對砷的固定起著重要作用，其作用受到氫氧化鐵強烈的干擾，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的內層吸附；而As(III)在鐵（氫）氧化物表面同時形成內層和外層吸附，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。鋁和鐵對砷的吸附和釋放影響機制如圖1所示。

圖1 鋁鐵氫氧化物對砷的吸附及影響機制

3、結論與展望

砷具有獨特的物理和化學性質，研究分析表明，造成砷向環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、有機質抑制砷吸附以及Eh降低和pH升高。未來對砷的深入研究應集中在下列3個方面：（1）定量探討上述因素在不同性質的土壤中的相互影響作用以及促進砷釋放的相對貢獻值；（2）進一步研究厭氧條件下鐵砷還原與氧化過程的動力學機制以及鐵砷耦合的主要影響因素；（3）研究環境中不可培養的砷代謝微生物對砷固定釋放的影響。

作者：安禮航，劉敏超，張建強，黃 玲，陳志良

單位：五邑大學生物科技與大健康學院；生態環境部華南環境科學研究所；廣東省農田重金屬污染土壤治理與修復工程技術研究中心

卷期：《土壤》2020年第52卷第2期