土壤重金属与类金属的复合污染与单一污染相比更为复杂,且相关研究较少。重金属在土壤中的迁移、转化和归趋在很大程度上取决于与土壤活性颗粒间的相互作用,因此研究重金属在土壤活性颗粒界面的吸附固定机制,对预测其在土壤中的形态、迁移和转化有重要作用。本文选取不同尺度土壤活性颗粒,单一矿物(针铁矿、高岭石)、微生物(蜡状芽孢杆菌),矿物-微生物复合胶体(针铁矿-细菌、高岭石-细菌)以及自然土壤颗粒(来自中科院湖南祁阳红壤试验站和湖南农业大学耘园教学基地土壤,分别为强酸性红壤和中性河流冲积土,p H值分别为4.53和6.98,以下简称为祁阳土壤和耘园土壤),通过不同p H下的吸附实验,并利用SEM-EDS、μ-XRF、XPS技术探究Cd(Ⅱ)、Sb(Ⅴ)、As(Ⅴ)在不同土壤活性颗粒上的结合机制,以期得出普遍性规律。结果表明:(1)对于单一活性颗粒体系,针铁矿、高岭石和蜡状芽孢杆菌在单一吸附体系中对Cd(Ⅱ)的吸附容量随p H的上升而增加,而对于Sb(Ⅴ)、As(Ⅴ)是减少的,但是在二元吸附体系中Cd(Ⅱ)、Sb(Ⅴ)和As(Ⅴ)两者吸附量皆随p H升高而增加,因而Cd(Ⅱ)和Sb(Ⅴ)、Cd(Ⅱ)和As(Ⅴ)在三种组分上是相互促进的,在p H4.5时,Sb(Ⅴ)、As(Ⅴ)促进Cd(Ⅱ)吸附程度较高,在p H8.5时,Cd(Ⅱ)促进Sb(Ⅴ)、As(Ⅴ)吸附程度较高。由XPS图谱可分析得出针铁矿、高岭石和蜡状芽孢杆菌分别通过Fe-O-H、Al/Si-O-H和C=O/O-C-O对Cd(Ⅱ)、Sb(Ⅴ)和As(Ⅴ)进行结合,在二元吸附体系中Cd(Ⅱ)和Sb(Ⅴ)、Cd(Ⅱ)和As(Ⅴ)可能在针铁矿、高岭石和蜡状芽孢杆菌表面形成稳定的三元络合物。(2)对于矿物-微生物复合活性颗粒体系,在单一吸附体系中,针针铁矿-细菌、高岭石-细菌对Cd(Ⅱ)的吸附容量随p H的升高而增加,Sb(Ⅴ)、As(Ⅴ)的吸附容量则随之减少。在二元体系中,Cd(Ⅱ)、Sb(Ⅴ)和As(Ⅴ)的吸附容量随p H的升高皆增加,Cd(Ⅱ)和Sb(Ⅴ)、Cd(Ⅱ)和As(Ⅴ)在针铁矿、高岭石和蜡状芽孢杆菌表面是互相促进的。且在p H4.5时,Sb(Ⅴ)、As(Ⅴ)促进Cd(Ⅱ)吸附程度较高,在p H8.5时,Cd(Ⅱ)促进Sb(Ⅴ)、As(Ⅴ)吸附程度较高。依据SEM-EDS图谱分析得出在二元吸附体系中Cd(Ⅱ)和Sb(Ⅴ)、Cd(Ⅱ)和As(Ⅴ)可能在针铁矿、高岭石和蜡状芽孢杆菌表面形成三元化合物。(3)对于自然土壤颗粒体系,通过Langmuir模型对Cd(Ⅱ)、Sb(Ⅴ)和As(Ⅴ)在两个土壤上的等温吸附进行拟合,比较单一和二元吸附体系中Cd(Ⅱ)、Sb(Ⅴ)、As(Ⅴ)的最大吸附量,三种金属在强酸性红壤祁阳土壤颗粒上和中性河流冲积土耘园土壤颗粒上的吸附都是相互促进的。在祁阳土壤颗粒上,Sb(Ⅴ)和As(Ⅴ)促进Cd(Ⅱ)吸附程度较高;在耘园土壤颗粒上,Cd(Ⅱ)促进Sb(Ⅴ)和As(Ⅴ)吸附程度较高。依据SEM-EDS和μ-XRF结果,比较三种金属在土壤颗粒上与其他各元素的含量分布契合度可知,Sb(Ⅴ)和As(Ⅴ)对祁阳土壤颗粒中的铁氧化物和硅酸盐矿物的结合能力较强,亲和力高,Cd(Ⅱ)与耘园土壤颗粒中的铁氧化物、硅酸盐矿物和有机质的结合能力较强。