毒砂（FeAsS）是最为常见的原生砷矿物，也是多种金属矿床的伴生矿物。当毒砂随采矿活动暴露到地表时，会发生氧化溶解，释放出砷；这一过程是环境中砷的主要来源之一。大量未被开采的毒砂存在于地下无氧环境中，当地下水与之接触时其释砷潜力如何？ |
针对这一问题，界面和土壤圈演化中心滕辉教授和朱翔宇副教授团队在不同地球化学条件下对毒砂的无氧溶解过程进行了研究，主要结论如下：
（1） 在无氧条件下，毒砂溶解10 h即可产生高砷污染水（＞10 μg/L WHO标准）（图1）。
（2） 在碱性溶液中，毒砂的无氧溶解初始速率与有氧溶解相当；且pH的升高能加快毒砂的无氧溶解速率，这与毒砂有氧溶解过程中pH的抑制作用截然相反（图2）。
（3） 毒砂表面断键会进行自发氧化还原反应，形成高活性的≡Fe (III)位点，可诱导H2O形成OH˙，进一步结合生成H2O2，从而加快毒砂无氧溶解速率，且pH对这一过程起促进作用（图3a）。
（4） 基于毒砂表面的自发氧化还原反应以及表面络合模型，我们提出了毒砂在不同pH条件下的无氧溶解机制（图3b）。
图1 毒砂无氧溶解累计浓度曲线，横坐标为溶解时间（小时），纵坐标为砷浓度（微克/升）
图2 毒砂溶解速率随pH的变化，实心带颜色点为无氧溶解速率，空心点为有氧溶解速率
图3 基于表面电子转移和表面络合模型的毒砂无氧溶解机制模型
相关成果发表在《Geochimica et Cosmochimica Acta》上，第一作者为天津大学地科院2019级博士常沛，通讯作者为朱翔宇副教授和滕辉教授、合作者包括广州地球化学研究所何宏平研究员、朱建喜研究员和鲜海洋副研究员等。
该工作受科技部重点研发计划项目（No. 2019YFC1804402)）、国家自然科学基金（42272039, 42372051, 41972041, 41830859）和天津市科技局（20JCQNJC01600）等联合资助。
文章信息：Chang P., Zhu X.*, Xian H., Zhu J., He H. and Teng H. 2023 Kinetics, stoichiometry, and mechanism of arsenopyrite-water interaction under anoxic conditions. Geochim. Cosmochim. Acta. https://doi.org/10.1016/j.gca.2023.10.030
