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砷(Arsenic，As)是广泛分布在自然界中的一种剧毒元素，具有强烈的致癌作用，国际癌症研究机构(IARC)和美国疾病控制中心(CDC)已将砷列为第一类致癌物。在水环境中砷主要以As(Ⅲ)和As(Ⅴ)两种价态存在，其中As(Ⅲ)的毒性是As(Ⅴ)的60多倍。砷的剧毒性正受到国内外的高度重视，世界卫生组织已规定生活饮用水砷标准为10μg·l-1。据报道，目前世界范围内存在着很多地区含水层中砷含量超标，如阿根廷、孟加拉国、智利、印度孟加拉州、墨西哥中部、越南、美国的西南部等，我国的砷超标地区主要在山西、内蒙、云南、贵州、台湾等地区。其中孟加拉国有高达4千万人口饮用砷超标地下水，砷中毒患者超过20万人，我国受高砷地下水影响地区人口也高达230万人。
砷的剧毒性和受砷污染地区广泛性决定了世界各国对砷污染问题的重视程度，特别是受砷污染严重地区投入了大量的人力财力对高砷地下水的来源、形成机制、解决办法进行了研究，并取得了很多理论和实践上的成果。
目前的地下水除砷技术主要有吸附法、混凝/过滤、离子交换、膜法、生物法、零价铁等技术，各法都有各自的优点和不足，其中就涉及到了污染水体中存在的有机质(腐殖酸)，对除砷过程的干扰。针对不同的污染水体和具体条件，应适当的选择除砷技术和工艺。其中，近年来引人关注的零价铁除砷技术，不但在处理饮用水方面取得了很好的处理效果，而且逐渐被应用到原位修复层面，是目前最热门的除砷手段。而生物法不需要添加任何的化学药剂，操作简单，是最安全环保的除砷技术，该技术应该在未来有很好的发展前景。
对于解决受砷污染地表水，目前无论在理论技术还是工艺都取得了很多的突破，但是对解决高砷地下水，特别是原位处理技术，目前理论上并未成熟，实际应用也是少之又少。本文即针对原位修复高砷地下水问题，依托863课题《调控含水层物化条件原位修复高砷地下水》的技术思路，提出了腐殖酸在Fe(Ⅲ)去除As过程中带来的负面影响这个论题，并通过大量文献阅读及实验进行了研究。
首先，本文简单介绍了腐殖酸(Humicacid，HA)在自然界中的存在及意义。腐殖酸是广泛存在于自然界中的一种天然有机物质。它主要由C、H、O、N、P、S等元素组成，含有大量且丰富的基团，如醇羟基、酚羟基、羧基、甲氧基、羰基、醌基、氨基等。一般认为，大多数沉积物有机质中约有70％～80％是腐殖物质。在各类水体中，腐殖酸的含量不一，其中地下水中的HA含量范围在0.1～10mg·l-1，富砷地下水中HA的含量相对偏高，达到1.6～32mg·l-1。腐殖酸含有的各种官能团使得HA具有很强的反应活性，能够与多种金属发生络合、吸附、氧化还原等反应，这对于水体中金属的迁移、转化、生物毒性等有很大的影响。本文对实验使用的腐殖酸进行了元素分析、红外、紫外、E4/E6结构参数等表征，发现本HA含有大量含氧官能团(通过红外光谱表征鉴定了含有的各种官能团)，属于芳香缩合度低，腐殖化程度浅的腐殖酸。并通过实验验证了在465nm波长下，HA浓度与吸光度的线性相关性达到了1.000，因此本实验采用此法在可见光分光光度计下测试HA的浓度。
HA影响Fe(Ⅲ)去除As的机理，一方面HA能够与Fe(Ⅲ)直接作用，通过影响Fe(Ⅲ)的形态、物理化学过程等间接影响到As的去除；另一方面，HA能够与As直接作用，通过改变As的形态间接影响As的去除效率。因此，本文先针对HA对Fe(Ⅲ)和As的作用进行了实验研究，然后再进一步综合这两部分进行系统研究。
HA对Fe(Ⅲ)的作用，通过实验研究发现，在无微生物条件下，HA能够将Fe(Ⅲ)直接还原成Fe(Ⅱ)。在一定条件下，pH值越低，HA浓度越大，还原的Fe(Ⅲ)的量越多。在pn值大于6之后，HA对Fe(Ⅲ)的还原能力几乎为零，其中的主要原因是，偏中碱性条件下，Fe(Ⅲ)的溶解度非常小，绝大部分以沉淀的形式脱离溶液体系，无法跟HA络合而被还原。另外，pH值的升高，可能导致HA构象的变化，导致对Fe(Ⅲ)的络合能力降低，还原能力减弱。通过对HA及Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)氧化还原电位的分析，从理论上解释了HA能够还原Fe(Ⅲ)，并通过Fe(Ⅲ)-HA络合产物的红外光谱研究，初步分析了HA与Fe(Ⅲ)的络合点位及反应机理等问题。
关于HA对As的作用，通过实验发现，HA对As(Ⅲ)既无氧化也无络合作用，但对As(Ⅴ)可能存在一定的还原作用，但在实验条件下并不明显，这部分有待进一步的研究。
最后一部分，综合HA分别与Fe(Ⅲ)和As的作用，以覆铁砂为吸附As(Ⅴ)的介质，研究了HA、Fe(Ⅲ)和As三者共存时的反应情况。结果发现，HA的存在降低了覆铁砂去除砷的效率。在HA浓度为5mg·l-1～25mg·l-1时，总砷去除率降低了5％～20％。同时，pH值、HA浓度、As(Ⅴ)初始浓度等因素都会影响到As(Ⅴ)的去除率。实验还通过等温吸附规律和覆铁砂对As(Ⅲ)的吸附对比研究了覆铁砂对As(Ⅴ)的吸附机理。本文认为，覆铁砂吸附As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的机理不同，前者以专性吸附为主，后者同时存在专性吸附和静电吸附。HA主要通过竞争吸附，争夺覆铁砂上的吸附点位来影响到As(Ⅴ)的去除效率，另外HA与覆铁砂上的Fe(Ⅲ)形成络合物也是一个非常重要的影响因素。
本文通过对HA对Fe(Ⅲ)-As相互作用的影响研究，初步了解了HA影响Fe(Ⅲ)盐去除As的过程以及反应的机理，为有机质对砷的地球化学行为的影响提供了科学依据，并为原位修复含砷地下水的实际应用提供理论指导。