综述：Tooeleite：三价砷的直接固定机制、稳定性及环境修复前景

这篇综述系统探讨了唯一能直接固定三价砷（As(III)）的天然矿物Tooeleite（Fe6(AsO3)4(SO4)(OH)4·4H2O）在环境修复中的应用潜力。通过对比化学与生物合成途径，揭示了pH、Fe/As/S比例等关键调控因素，并评估了其砷固定效率（高达99%）和长期稳定性，为高毒性As(III)污染治理提供了创新解决方案。

　　

引言

砷污染是全球性环境挑战，其中三价砷（As(III)）的毒性是五价砷（As(V)）的60倍。传统砷去除技术如石灰沉淀易产生危险污泥且成本高昂，而矿物固定化技术通过将砷封存于稳定晶体结构中展现出显著优势。Tooeleite作为唯一可直接固定As(III)的天然矿物，其28%的砷含量和Fe/As=1.5的高效配比，成为研究热点。

化学合成Tooeleite

化学合成通过调控pH（2-4）、Fe²⁺/Fe³⁺和SO₄^2?比例实现。Chai等（2016）在pH=4、Fe/As=2条件下实现99%的As(III)去除（初始浓度7.5 g/L）。水热法进一步提升了矿物稳定性，毒性浸出实验（TCLP）证实其短期稳定性优于其他砷矿物。

生物合成途径

微生物如Acidithiobacillus ferrooxidans可通过氧化Fe²⁺为Fe³⁺促进Tooeleite形成，As(III)去除率达95%（Li等，2020）。生物途径在维持As(III)价态的同时，避免了化学氧化的复杂步骤。

稳定性与挑战

Tooeleite的长期稳定性受环境pH和矿物相变影响。尽管其砷浸出风险较低，但在中性至碱性条件下可能转化为无定形铁氧化物。未来研究需优化合成条件并探索微生物-矿物协同机制，以推动工程化应用。

结论

Tooeleite为As(III)污染治理提供了高效、低成本的解决方案。结合化学与生物合成优势，设计多功能复合材料将是突破现有技术瓶颈的关键方向。