重金属和纳米矿物在土壤和有机物表面共沉淀决定了重金属在环境中的传输与固定。以铬污染土壤为例，基于铁还原的铬污染土壤修复技术中，被还原的Cr(III) 离子可以与被氧化的Fe(III) 离子形成铁铬氧化物共沉淀。相较于Cr(OH)₃沉淀去除Cr(III)，Cr(III)以共沉淀(Fe, Cr)(OH)₃形式析出时溶解度更低。铁铬氧化物共沉淀沉淀可以发生在水体中（均相）和土壤表面（异相），均相铁铬氧化物共沉淀可以随着水体的流动而进行胶体传输，而异相铁铬氧化物共沉淀可以将Cr(III)固定在土壤表面。均相和异相铁铬氧化物共沉淀的化学组成与分布决定了Cr的传输与固定。土壤表面往往覆盖了天然有机物（NOM）， 也可以控制异相共沉淀过程。在本研究中，我们分别对SiO₂，NOM-SiO₂，Al₂O₃，NOM-Al₂O₃系统中的均相和异相铁铬氧化物共沉淀进行了定量测定和微观过程表征。研究表明，由于pH升高会促进Fe、Cr离子的水解及其低聚体的形成，pH越高，铁铬氧化物共沉淀中Cr的比例越高。相较于SiO₂系统，因为Al₂O₃表面的羟基会发生质子化使得溶液pH升高，促进均相和异相铁铬氧化物共沉淀的生成，也使得共沉淀物中Cr/Fe比升高。在SiO₂系统中，吸附在SiO₂表面的有机质的量很少，所以有机质的存在并没有对沉淀的生成产生显著影响；而在Al₂O₃表面可以吸附大量的NOM，NOM的羧基可以与金属离子发生络合，因此NOM-Al₂O₃表面的异相沉淀过程增强；因为异相沉淀消耗了更多了Fe、Cr离子及其低聚体（共沉淀物的“前驱物”），导致均相铁铬氧化物共沉淀量减少。本研究揭示了土壤不同矿物与有机物在控制均相和异相铁铬氧化物共沉淀的重要作用，也理解自然界中铬的传输和固定提供了新的研究思路。

 

土壤重金属；纳米矿物；共沉淀