多同位素(Fe、S和C)协同揭示高锑地下水Fe(Ⅱ)-Sb(Ⅲ)共氧化机制

好氧黑暗地下水环境中Sb(III)也能实现快速氧化,前人推断Fe(Ⅱ)和Sb(Ⅲ)共氧化可能是最重要的驱动机制,然而该机制缺乏环境同位素分馏的野外验证。为此,野外采集湖南锡矿山锑矿区北矿D3x4水高低Sb地下水样品20组,通过对比高低Sb地下水环境同位素(δ56Fe、δ13C和δ34S)的差异,探究高Sb地下水形成过程中环境同位素的分馏过程,揭示好氧黑暗地下水环境中Sb(Ⅲ)快速氧化的新机制。结果如下：湖南锡矿山锑矿区北矿D3x4水中TSb浓度范围为5.30~20700 μg/L,平均值为3660.61 μg/L,Sb(Ⅴ)是最主要的Sb价态。偏中性-弱碱性和富含氧气的D3x4水环境为FeS2和Sb2S3共氧化提供了便利,也引发了沉积物和地下水间δ18OSO4、δ34SSO4和δ56Fe的分馏,导致高Sb地下水SO42-、TFe和Sb(Ⅴ)含量的升高。于此同时,微生物活动导致的有机碳氧化分解进一步促进了Fe(Ⅱ)和Sb(Ⅲ)共氧化速率的提升。该结论揭示了好氧黑暗地下水环境中Sb(III)氧化新机制,并为进一步提升Sb地球化学循环过程的认知和防止高Sb地下水污染提供科学依据。