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掌握砷(As)在环境中的吸附迁移机制对砷污染控制至关重要。水铁矿(FH)是土壤中常见的纳米颗粒,可大量吸附砷,同时纳米结构在介质中穿梭性强,从而可携带砷在环境中进行长距离的迁移。胡敏酸(HA)是土壤中重要的有机质,胡敏酸会通过物理和化学吸附控制水铁矿纳米颗粒(FHNPs)协同砷的迁移,从而影响砷在土壤固相和孔隙中的固液分配比例。农业有机投入品(生物炭(BC)和猪粪(SM))施入土壤会以释放有机质等方式影响水铁矿纳米颗粒及协同砷的迁移。已有研究明确了不同形态、浓度的胡敏酸在不同pH条件下对水铁矿-砷复合体的迁移促进机制,然而胡敏酸与砷在水铁矿上的竞争吸附微界面过程不明确,且农业有机投入品模拟胡敏酸对水铁矿纳米颗粒的迁移及协同砷迁移的影响机制尚不清楚。本论文先采用吸附实验,通过Langmuir型和Freundlich型吸附等温模型量化胡敏酸和砷酸盐(As(Ⅴ))竞争吸附水铁矿纳米颗粒;然后用吸附机理指导迁移实验,即以农业有机投入品(生物炭和猪粪)释放的可溶性有机质(DOM)模拟胡敏酸,用纳米颗粒迁移模型和扩展Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek(XDLVO)理论解释其对水铁矿纳米颗粒的迁移影响机制;最后综合吸附、迁移实验结果预测农业有机投入品对水铁矿纳米颗粒-砷复合体迁移的影响。本论文可为土壤有机质、土壤纳米颗粒以及农业有机投入品对重金属砷在土壤环境中的地球化学循环奠定基础,还可以指导选择生物炭和猪粪在农业中的投入量和施用时机。主要取得了已下几个方面的认识:(1)FHNPs对As(Ⅴ)的吸附更适合Freundlich型吸附等温模型,FHNPs分别对As(Ⅴ)和HA的吸附均随pH的升高(4、7.5、9)而降低。与As(Ⅴ)相比,FHNPs优先吸附HA。HA与As(Ⅴ)对FHNPs的竞争吸附随HA浓度的增加而增强,且FHNPs负的zeta电位随之增加;(2)有机物有效地调节纳米颗粒的迁移,表现为农业有机投入品(0.2%~10%的BC和0.2%~2%的SM)中释放的DOM降低FHNPs的zeta电位,进一步导致FHNPs与混合砂之间的静电排斥,如渗透排斥和弹性空间排斥。由于DOM的增加,FHNPs的迁移随着BC和SM含量的增加而增加。当DOM全部释放后,农业有机投入品(生物炭和猪粪)的表面粗糙度成为抑制FHNPs迁移的主要因素。当BC的含量增加到10%、SM的含量增加到2%,其粗糙表面对FHNPs迁移的抑制作用逐渐增强。FHNPs在水处理生物炭或水处理猪粪中保留增强,FHNPs在碱处理生物炭(0.2%~10%)或碱处理猪粪(1%~2%)混合砂柱中的保留最强,表明完全老化的农业有机投入品会强烈抑制FHNPs的迁移。农业有机投入品及其老化对FHNPs迁移的影响使FHNPs的迁移从逐渐增强变为抑制;(3)预测:酸性pH条件下,FHNPs-As(Ⅴ)在农业有机投入品-水铁矿纳米颗粒-砷体系中沉积,中性和碱性条件下,随着农业有机投入品含量的增加,FHNPs-As(Ⅴ)在整个体系中的迁移先增强后减弱,投入初始生物炭和猪粪释放的DOM促进FHNPs-As(Ⅴ)的迁移,当DOM全释放后,农业有机投入品的表面粗糙度对FHNPs-As(Ⅴ)迁移的抑制占主导作用。完全老化的农业有机投入品会强烈抑制FHNPs-As(Ⅴ)的迁移。当农业有机投入品含量相同时,FHNPs-As(Ⅴ)在中性条件下的迁移大于碱性条件下的迁移。