砷（As）是一种具有高毒性的环境污染物，水体砷污染已成为威胁全球饮用水安全与生态健康的重大环境问题。在厌氧的沉积物中，砷主要以迁移性和毒性更强的As(Ⅲ)形态存在，易被释放至上覆水体中并造成水体砷污染。因此，迫切需要开发高效且可持续的修复技术来控制沉积物中砷的迁移和释放。近年来，通过使用具有高吸附性能的功能材料减少沉积物中污染物释放的沉积物覆盖技术，已成为控制沉积物砷污染的有效策略。已有的覆盖材料对As(V)的修复效果较好，但对As(Ⅲ)的控制效果不佳，导致在厌氧环境中沉积物砷污染治理面临更大挑战。

    针对此问题，中国科学院南京地理与湖泊研究所王晓龙研究员团队、云南大学杨项军教授团队以及东南大学丁士明教授团队提出利用二元金属氧化物的氧化和吸附的双重作用控制沉积物中砷的释放。研究团队通过共沉淀方法合成了锆锰二元金属氧化物（ZMBO），并使用砷污染严重的阳宗海沉积物开展覆盖修复研究，利用HR-Peeper、DGT等高分辨采样手段以及SEM、XANES等精细化表征技术，探究了ZMBO对沉积物砷污染的控制效果与机制。

    研究发现，ZMBO对As(Ⅲ)的氧化效率和吸附容量分别达到94%和151.8 mg/g，其吸附能力显著高于其他的二元锰基复合金属氧化物。在150天的沉积物覆盖修复实验中，覆盖组上覆水中总As以及As(Ⅲ)的浓度均显著低于控制组；沉积物界面砷的高分辨分布进一步揭示ZMBO覆盖能显著降低沉积物中溶解态和有效态砷的浓度及其释放通量，表明ZMBO覆盖对沉积物砷释放具有出色的控制效果。结合同步辐射等精细化表征技术进一步揭示了ZMBO覆盖对沉积物砷污染的修复机制：（1）ZMBO通过其包含的锰氧化物将As(Ⅲ)氧化为As(V)，并利用锆氧化物的吸附特性吸附固定As(V)，通过“氧化-吸附”协同作用抑制沉积物砷的释放；（2）ZMBO通过促进沉积物中Fe(Ⅱ)的氧化以及铁结合态砷的形成进一步强化对沉积物中溶解态砷的固定。通过对比现有沉积物砷污染修复材料发现，ZMBO在成本控制、吸附容量、修复效能及环境兼容性等关键指标上展现出更优的综合性能，为治理水体和沉积物砷污染提供了创新解决方案。

    相关研究成果以Reducing Arsenic Mobilization in Sediments: A Synergistic Effect of Oxidation and Adsorption with Zirconium-Manganese Binary Metal Oxides为题，发表在水环境领域一区期刊Water Research上。第一作者为中国科学院南京地理与湖泊研究所与云南大学联合培养的博士研究生蒋雪，通讯作者为中国科学院南京地理与湖泊研究所特别研究助理李财、东南大学丁士明教授。该研究得到NSFC-云南联合基金、国家自然科学基金、国家资助博士后研究人员计划等项目资助。

    论文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.123798

图1（a）ZMBO覆盖实验示意图，（b）ZMBO控制沉积物中砷释放的机理示意图，（c）ZMBO和多种材料的性能对比图