地表环境中As(III)与Fe(II)协同氧化过程机制研究取得新进展

As(III)的氧化转化是地表环境介质中As转化脱毒的关键步骤，Fe是地表中具有较强氧化还原敏感性的高活性元素。地表环境介质中Fe(II)和溶解氧作用下As(III)的氧化是As(III)转化的重要途径。近年来研究表明，As(III)和铁氧化物的络合作用过程、以及As(III) 通过光致配体-金属电子链式转移在非晶态氢氧化铁表面的氧化，是这一过程发生的主要途径。但是，在地表环境低浓度As(III)和Fe(II)条件下Fe(II)-As(III)配体的形成过程、以及配体的协同氧化过程机制仍缺乏认识，限制了对地表As(III)氧化转化地球化学过程的理解。中科院地球化学研究所刘承帅课题组与武汉大学资源与环境学院吴峰教授课题组合作，对这一过程开展了深入研究，阐明了Fe(II)-As(III)协同氧化过程机制，明确了这一过程中Fe(III)/Fe(III)与As(III)/As(V)形成的不同配体在As(III)氧化过程中的作用。
主要研究结论包括：(1) 地表环境介质中Fe(II)-As(III)配体氧化过程促进了H₂O₂的形成，形成的H₂O₂是使Fe(II)/Fe(III)-As(III)配体中As(III)氧化的主要氧化性能来源；(2) H₂O₂与Fe(II)-As(III)配体反应过程中，形成中间产物Fe(IV)物种，其对As(III)氧化的贡献率占50%；(3) Fe(II)-As(III)配体中As(III)的氧化，是As(III)氧化转化的主要途径。
该研究发现的Fe(III)/Fe(III)与As(III)/As(V)之间配体形成及其反应过程，为理解地表环境中As(III)和Fe(II)的协同氧化过程提供了新的视野。成果在水环境过程研究领域的权威期刊Water Research（Nature Index期刊，影响因子7.1）上发表：
 Ding W, Xu J, Chen T, Liu CS*, Li JJ, Wu F*, Co-oxidation of As(III) and Fe(II) by oxygen through complexation between As(III) and Fe(II)/Fe(III) species. Water Research, 2018, 143, 599-607.  

图1. Fe(II)-As(III)配体的形成及其协同氧化过程机制示意图 

　　（环境室刘承帅课题组/供稿）