酸性矿山废水（AMD）具有低pH、高Fe（Ⅱ）浓度和富含有害重金属元素的特点,已对矿区周边环境造成了严重的污染,是一个全球性的环境问题。喀斯特地区广泛分布的碳酸盐岩能与AMD反应,能提高AMD的pH,使Fe（Ⅱ）快速被氧气（O₂）氧化,可能会产生羟自由基（·OH）等活性氧化物种和铁（氢）氧化物,从而促进As、Sb等低价重金属元素的氧化、沉积,改变重金属元素在AMD中分布规律。而目前对以上地球化学过程的认识还不清楚。为此,本文通过室内静态实验研究了碳酸钙（CaCO₃）与模拟AMD反应,促进Fe（Ⅱ）被O₂化学氧化产生·OH过程中,pH、Ca²⁺和CO₃^2-对Fe（Ⅱ）化学氧化生成·OH的影响机制;然后进一步考察该反应过程对As（Ⅲ）和对氨基苯磺酰胺的氧化效应。实验结果表明,CaCO₃与模拟AMD(8.93 mmol/L Fe²⁺,pH 3)反应引起Fe（Ⅱ）被O₂化学氧化过程能产生·OH。当CaCO₃投加量为0.67².78 g/L时,Fe（Ⅱ）的氧化速率随CaCO₃投加量的增加而递增;当CaCO₃投加量为1.39 g/L,其24 h累积·OH浓度达到59.3μmol/L,为最大的累积·OH浓度。通过对Fe（Ⅱ）形态的分析发现,·OH主要来自于吸附在纤铁矿和水铁矿表面的吸附态Fe（Ⅱ）、与碳酸根络合的Fe²⁺（如菱铁矿）的氧化。同时,适宜的pH（如5⁶）使Fe（Ⅱ）的氧化速率适中,有利于·OH的生成。另外,CaCO₃溶解释放的CO₃^2-和Ca²⁺也促进了·OH的生成。通过对污染物的氧化实验可见,AMD氧化过程中产生·OH能氧化As（Ⅲ）和对氨基苯磺酰胺等污染物,因此对环境中污染物的迁移转化具有重要作用。在上述研究基础上,本文进一步研究了碳酸盐岩诱导AMD中Fe（Ⅱ）氧化对As和Sb在AMD中迁移转化规律的影响。本文通过动态模拟实验研究了在石灰岩作用下,AMD中As和Sb在时间、空间上的分布规律及其影响机制和As、Sb在沉积物中的赋存形态。实验结果表明,在石灰岩作用下,低流速和高pH有利于Fe（Ⅱ）被O₂化学氧化产生活性氧化物种（如O₂·-、·OH和Fe（IⅤ）等）和铁（氢）氧化物,促进As（Ⅲ）、Sb（Ⅲ）被氧化、沉积;而Fe（Ⅱ）为100⁵00 mg/L时,不同的Fe（Ⅱ）浓度对As（Ⅲ）、Sb（Ⅲ）的氧化沉积无显著影响。随着时间的增加,不同流经距离间的AMD中As（Ⅲ）/Sb（Ⅲ）、总As/Sb浓度差异都不断缩小,并且逐渐趋近于AMD出口中的浓度。在石灰岩与AMD反应过程中,Fe（Ⅱ）被O₂化学氧化产生活性氧化物种和铁（氢）氧化物都能氧化As（Ⅲ）和Sb（Ⅲ）,促进As（Ⅲ）、Sb（Ⅲ）的氧化沉积。通过对沉积物中As、Sb的赋存状态分析发现,As、Sb从AMD转移至固相中后,主要与铁（氢）氧化物共存。沉积物中As总量随AMD迁移距离的增加而逐渐递增,并与总铁含量显著相关;而Sb总量在沉积物中的表现出平均分布的特征,且与总铁含量无显著相关性。通过对沉积物中的As和Sb进行连续提取发现,沉积物中的As和Sb主要以无定型铁（氢）氧化物共沉淀态为主,其次为强吸附态、离子结合态;As和Sb的三种赋存形态中,均分别以As（Ⅴ）和Sb（Ⅴ）为主。在室内模拟实验结果的基础上,本文依托贵州省兴仁县交乐村高砷AMD污染区进行实地调查,进一步验证室内模拟实验结果。结果表明,AMD在地表迁移过程中,总As和As（Ⅲ）都随AMD迁移距离的增加而迅速降低,且总As与Fe（Ⅱ）浓度表现出较好的相关性（R²=0.941）,尤其是在AMD出口附近更为显著。通过室内控制实验发现,在无其它环境介质作用下,AMD中的As（Ⅲ）主要被微生物氧化,其氧化速率非常缓慢。在AMD形成初期,土壤中的碳酸盐岩促进Fe（Ⅱ）快速氧化产生活性氧化物种和铁（氢）氧化物,加快As（Ⅲ）的氧化、沉积过程。在AMD形成的后期,As（Ⅲ）主要被附着在沉积物上的微生物氧化,进而被铁（氢）氧化物吸附去除。由此可见,土壤和沉积物都显著加速了As（Ⅲ）的氧化沉积过程。与AMD中的总As含量的变化趋势一致,AMD沉积物中的总As含量也随AMD迁移距离的增加而逐渐降低。因生物或非生物氧化作用,沉积物中的As主要为As（Ⅴ）。但在有机质含量较高的沉积物中,Fe（Ⅲ）矿物与As（Ⅴ）都能被还原,使As可能再次释放到水相中,增加沉积物中As释放的环境风险。对AMD沉积物的连续提取结果显示,沉积物中的As主要是与无定型的铁（氢）氧化物共沉淀态As,尤其在AMD出口更为显著。随着AMD迁移距离的增加,无定型的铁（氢）氧化物共沉淀态As的含量和相对比例都逐渐降低,其它As形态种类和含量都增加,沉积物中的As赋存形态更加多元化。随着反应时间的增加,沉积物中强无定型铁（氢）氧化物共沉淀态As逐渐转变为弱无定型铁（氢）氧化物共沉淀态和强吸附态。在铁矿物的这种转变过程中,As的赋存形态虽然发生了改变,但它们都是稳定的。