基于同步辐射装置的As/S的K边及Fe的L边X射线吸收近边结构光谱(XANES)和X射线衍射(SR-XRD),结合扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)及各项浸出参数的测定,系统研究了(中度嗜热菌、嗜热硫化杆菌)浸出砷黄铁矿过程中铁、砷、硫的形态转化。结果表明,在生物作用下,砷黄铁矿的溶解速率明显高于化学浸出体系,伴随矿物溶解释放到溶液中的砷和铁在生物浸出体系中主要为As(Ⅴ)和Fe³⁺,而在无菌化学浸出体系则主要为As(Ⅲ)和Fe²⁺;细菌胞外多聚物(EPS)在细菌与硫化矿物的相互作用过程中起着至关重要的作用, FTIR的结果表明,生物浸出体系中吸附在矿物表面的吸附菌的EPS中蛋白质和多糖的含量均高于游离菌EPS; SEM的结果表明,砷黄铁矿表面在生物浸出过程中逐渐被腐蚀,且有浸出产物覆盖,而化学浸出10 d后,矿物表面依旧比较光滑; SR-XRD的结果表明,元素硫(S⁰)、黄钾铁矾和砷酸铁在生物浸出第4 d生成,并随时间延长逐渐累积,最终成为浸出渣中的主要成分。Fe的L边XANES结果表明,在细菌作用下矿物表面逐渐被Fe(Ⅲ)浸出产物覆盖; As的K边XANES结果表明,浸出渣中砷的价态包括As(-Ⅰ), As(Ⅲ)和As(Ⅴ),拟合结果表明,经过10 d的生物浸出,砷黄铁矿、雌黄(As₂S₃)和砷酸铁在矿渣中所占的比例分别为18.6%, 23.5%和57.9%,化学浸出10 d后,矿渣中除未溶解的砷黄铁矿外,仅有少量砷酸铁(6.2%)形成; S的K边XANES拟合结果表明,经过10 d的生物浸出,砷黄铁矿、 S⁰、硫代硫酸盐、施氏矿物和黄钾铁矾在矿渣中所占的比例分别为15.3%, 23.7%, 3.5%, 11.3%和46.2%,而在化学浸出10 d后的矿渣中,仅拟合到少量S⁰(7.8%)。基于上述结果可以得出,铁、砷、硫在砷黄铁矿生物作用下的形态转化过程分别为:Fe(Ⅱ)-Fe(Ⅲ), As(-Ⅰ)-As(Ⅲ)-As(Ⅴ), S^-→S⁰→S₂O■→SO■。结合溶液中的浸出参数发现,随着S⁰、黄钾铁矾、砷酸铁和雌黄的大量累积,砷黄铁矿的生物浸出严重受阻。硫代硫酸盐的生成表明砷黄铁矿的溶解途径与黄铁矿相似。