富含金属阳离子的铁氧化物在土壤和沉积物等环境中普遍存在。金属离子常通过吸附、共沉淀或同晶替代等方式与铁氧化物相互作用,从而影响和决定金属离子和铁氧化物的环境地球化学行为。然而,在Fe²⁺氧化形成铁氧化物过程中,不同金属离子在铁氧化物中的赋存形态,对绿锈的形成-转化的影响与机制了解甚少。本文通过溶液化学和各种光谱学方法,系统揭示了三种氧化还原特性显著不同的二价金属离子(Mn²⁺/Ni²⁺/Cu²⁺)存在时,离子种类、浓度、加入时间和pH等因子对绿锈形成及氧化-转化的影响和金属离子的赋存形态与机制。结果表明,绿锈的形成及氧化-转化速率依次为Cu²⁺>Ni²⁺>Mn²⁺;随着体系中金属离子浓度的增加,绿锈的形成与转化速率均加快,因而转化产物结晶度减弱,结晶尺寸减小。在绿锈完全形成时,部分Ni²⁺和Cu²⁺通过同晶替代方式进入绿锈结构中,而Mn²⁺进入绿锈结构的含量却很少。在所研究条件下,绿锈的转化终产物均为纤铁矿和针铁矿混合相,相对含量与反应条件相关;更有利于针铁矿的形成条件为:Cu²⁺>Ni²⁺>Mn²⁺,绿锈形成后加金属离子,绿锈悬液中溶解氧含量越低,金属离子浓度越低,转化过程恒定pH 7.3。在绿锈形成与转化过程中,三种金属离子均通过吸附和共沉淀方式进入矿相中,转化过程中随pH减小部分金属离子又逐渐释放;终产物中金属离子含量与反应条件和离子本身特性密切相关。终产物的光谱学表征和酸溶解动力学分析表明产物中Mn主要位于结构内部且以Mn（Ⅲ）形态存在,更多的Mn进入纤铁矿结构中;Ni均匀分布于产物的晶体结构中;Cu主要富集于氧化铁的表面且存在一定量的低价Cu。产物溶解过程中Fe和金属离子的释放动力学可用准一级动力学方程很好的描述。上述结果揭示了环境中常见过渡金属对铁氧化物形成与转化的影响及其在铁氧化物中的赋存机制,可为土壤环境或水环境中重金属的污染治理提供理论依据。