水铁矿与有机质广泛存在于土壤、沉积物和水环境中,二者常以共沉淀方式形成有机-矿物复合物,在有机碳的累积和稳定方面起到至关重要的作用。磷酸根(PO43-)对水铁矿有很强的亲和力,其在水铁矿上的吸附势必对有机质(organic matter,OM)的固存和稳定产生重要影响。然而,目前关于水铁矿共沉淀态OM稳定性的相关研究较为缺乏,对磷(P)影响下共沉淀态有机碳的分子行为特征尚不明确。因此,本研究以腐殖酸为土壤有机质的代表,用共沉淀法制备系列C/Fe摩尔比的水铁矿-腐殖酸复合物,通过矿物表征、分子分析技术明确复合物的结构特征及其对腐殖酸分子的选择性结合特征。基于批量等温和动力学吸附实验,利用紫外分光光度计(Uv-vis)、三维荧光光谱仪(3D-EEM)和高效液相-体积排阻色谱联用(HPSEC)揭示水铁矿-腐殖酸共沉淀复合物与外源磷反应前后溶液中有机分子的结构、组分及分子量变化特征,阐明不同pH下,磷酸盐对复合物中有机碳稳定性和分子特征的影响,得到的主要研究结果如下:1.水铁矿选择性共沉淀腐殖酸中大分子量(0.65-20 k Da)的芳香性类胡敏酸和类富里酸有机分子,对类蛋白质和小分子量有机分子(0.34-0.65 k Da)的共沉淀较少。红外光谱(FTIR)分析表明,腐殖酸通过羧基与水铁矿的羟基发生配位交换形成共沉淀复合物;X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)结果显示,随着体系初始C/Fe摩尔比的增加,腐殖酸并未改变水铁矿的弱晶质结构和不规则块状的形貌特征。2.外源磷通过配位交换络合作用对吸附位点的竞争,以及静电排斥作用影响水铁矿-腐殖酸共沉淀复合物上有机分子的解吸。pH 6.5和pH 8.5条件下,磷酸盐的静电排斥力可能占主导作用,增强腐殖酸的解吸,随着初始P浓度的增大,清液中的总有机碳(TOC)浓度分别上升了49.75%和3.36%。而pH4.5条件下,磷酸盐还可能通过Fe3+的离子键桥作用,与清液中自然解吸的、带负电的有机碳形成桥架式结构的絮凝体,降低腐殖酸的解吸浓度,随着P初始浓度的增大,清液的TOC下降约31.14%。3.外源磷酸盐增强了水铁矿-腐殖酸共沉淀复合物上有机分子的解吸分馏,有利于更大分子量的有机分子的解吸。HPSEC对不同pH和磷酸盐浓度下反应清液中有机分子量分布结果表明,随着外源磷浓度(0-155 mg/L P)的增加和反应时间的延长,清液中有机分子的分子量分布向较大分子量的方向移动,有机分子的数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)增大,表明相对分子量较大的腐殖酸分子逐步被解吸下来。4.外源磷酸盐对水铁矿共沉淀态腐殖酸分子分馏组分的影响取决于反应体系的pH值。体系pH为4.5时P促进复合物上0.7-3.0 k Da的类富里酸和芳香氨基酸组分的解吸;pH为6.5时,P有利于复合物上4.0-6.0 k Da的类富里酸或脂肪族化合物的解吸;pH为8.5时,P主要促进复合物上4.0-20.0 k Da的芳香性类胡敏酸组分的解吸。