由于表层沉积物常处于缺氧/厌氧环境且砷（As）主要以As(III)形态存在，砷污染沉积物的修复面临巨大挑战。本研究合成了一种新型覆盖材料——锆锰双金属氧化物（ZMBO），并结合高分辨率采样（如：微电极、HR-Peeper、DGT）、X射线吸收近边结构（XANES）光谱和扫描电子显微镜（SEM）技术，探究了其对沉积物砷释放的控制效果。结果表明，ZMBO对As(III)兼具高效氧化（94%）和强吸附能力（151.8 mg As/g）。在砷污染沉积物上覆盖ZMBO后，扩散通量降至-0.08 ng/cm²/s，并在150天内持续维持上覆水中低砷浓度。XANES光谱显示，表层沉积物中的砷主要以As(V)形态存在，高分辨率数据进一步证实约90%的可溶性As(III)被ZMBO氧化并吸附。此外，ZMBO还促进了沉积物中Fe(II)氧化为稳定的赤铁矿，为砷提供了更多吸附位点。与现有覆盖材料相比，ZMBO在成本效益、吸附容量、修复效果和环境适应性方面表现均衡。本研究揭示了ZMBO通过化学氧化与吸附协同机制修复砷污染沉积物的潜力，为全球水质管理提供了可持续解决方案。

ZMBO对沉积物中砷控制效果的影响图示：(a)微电极DO剖面，(b)可溶性As，(c)DGT有效态As，(d)DGT有效态As(III)，(e,f)可溶性Fe、Mn，(g,h)DGT有效态Fe、Mn。

可溶性砷、DGT测定总砷及As(III)的浓度(a)和扩散通量(b)。符号"**"和"***"分别表示p < 0.01或p < 0.001(独立样本t检验)。

结论

本研究开发了一种新型覆盖材料ZMBO，其凭借高吸附容量和氧化效率，能够将毒性更强、迁移性更高的As(III)转化为危害较小的As(V)，同时实现对两种砷形态的同步吸附。通过提升As(III)的氧化水平及其后续固定作用，ZMBO覆盖可使沉积物从潜在的砷释放源转变为富集汇。此外，ZMBO还能促进铁形态转化，从而进一步提升修复效率。研究结果凸显了ZMBO作为一种极具前景的覆盖材料，通过化学氧化与吸附协同机制修复砷污染沉积物的潜力。ZMBO具有优异的修复性能、低环境风险、成本效益高和适应性强等特点，可广泛应用于地表水、地下水、工业含砷废水及饮用水处理等多种场景。这种广泛的适用性将有力推动多领域砷修复策略的发展，为应对不同水体的砷污染复杂挑战提供创新解决方案。

尽管本研究在实验室中展示了ZMBO的优异性能，但其实际工程应用仍需进一步探索。未来研究应重点关注：开展系统野外试验以评估自然环境下材料的长期稳定性与修复效能；进行生态影响评估以揭示不同水生生态系统中的潜在生物地球化学效应；优化施工工艺、开发低成本制备技术，并探索与其他修复技术的协同效应。这些研究进展将显著完善ZMBO的工程适用性，为多样化水资源的砷污染治理提供更丰富的技术选择。

Xue Jiang, Youzi Gong, Jiaxing Xiong, Boxian Ren, Yewei Qiu, Zhiguo Lin, Ying Tang, Shixiong Wang,   Xiaolong Wang, Cai Li, Xiangjun Yang, Shiming Ding, Reducing arsenic mobilization in sediments: A synergistic effect of oxidation and adsorption with zirconium-manganese binary metal oxides, Water Research, journal homepage: www.elsevier.com/locate/watres, https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.123798.

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