钒钛铁尾矿库土壤酸性环境影响金属与磷的机制研究

摘要

钒钛铁尾矿库中的金属硫化物及残余选矿药剂氧化生成硫酸、草酸等酸性物质，经雨水淋滤后，引发金属与磷迁移，加剧土壤酸化，导致肥力下降、植被退化，并通过食物链威胁人体健康。为探究钒钛铁尾矿库周边土壤在不同酸性条件下，金属（铁、铝、钙）与磷的释放规律、形态转化及土壤特性响应，本研究采用室内动态浸出实验，以硫酸和草酸为浸提剂，模拟16个周期（24 h/周期）连续浸出，结合电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）、孔隙结构表征及比表面积分析（BET）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等手段分析。结果表明：(1)两种酸浸提下，磷与金属释放量均随pH值降低显著增加。且硫酸浸出在pH=1时总磷浸出量最高（494.73 mg/kg），草酸浸出在p H=2时总磷浸出量最高（619.21 mg/kg）。草酸浸出过程中会生成难溶性沉淀（草酸铁、草酸钙），抑制磷的溶出，致使其整体浸出时间（13 d）长于硫酸浸出体系（10 d）。(2)两种酸均.促使金属向弱酸提取态转化，且硫酸增大土壤比表面积（增大44.78%），而草酸则降低了比表面积（降低5.07%～20.19%）。(3) pH值与酸的类型是影响金属-磷迁移机制的关键因素，硫酸通过强酸性溶解驱动金属和磷释放，而草酸通过络合与沉淀效应调控迁移。本研究结果揭示了钒钛铁尾矿库土壤酸性淋滤下污染物迁移机制，为尾矿库周边酸性污染土壤的风险评估与修复策略制定提供了重要科学依据。

关键词

钒钛铁尾矿库 / 酸浸出 / 磷释放 / 金属释放