随经济快速发展,土壤重金属污染日益严重,Cd、Pb污染尤为严重,且常伴生存在。针铁矿是土壤中常见的晶质铁氧化物,性质稳定、表面活性位点丰富,与土壤中Cd和Pb的吸附、迁移转化、生物有效性和毒性等密切相关。以往研究已明确针铁矿的Cd、Pb吸附行为和机制,但对二者共存时的竞争行为和机制知之甚少。电荷分配-多点位络合模型（Charge Distribution-Multi Site Ion Complexation,CD-MUSIC）模拟能准确的模拟和预测单体系中针铁矿与Cd、Pb间的相互作用,揭示其形态分布特征。本文以针铁矿为研究对象,应用XRD、TEM和电位滴定等技术表征其基本性质,通过研究单体系针铁矿与Cd、Pb的相互作用,构建针铁矿Cd、Pb吸附的CD-MUSIC模型,借以分析竞争体系Cd、Pb的竞争吸附行为和形态分布特征,进一步拓展CD-MUSIC模型的应用范围。所得的主要结论如下:1、针铁矿Cd、Pb吸附结果随pH升高、Cd/Pb浓度增大,针铁矿Cd、Pb吸附量随之增大。随pH升高,针铁矿表面位点逐渐质子解离,负电荷增加,静电引力增强,Cd、Pb吸附量增加。Cd、Pb添加顺序不影响其在针铁矿上的吸附。先Cd后Pb时,后加入的Pb能置换吸附的Cd;先Pb后Cd时,后加入的Cd不能置换吸附的Pb;Pb、Cd同时加入,针铁矿表面位点优先吸附Pb。2、针铁矿表面电荷特性MUSIC模型能够出色拟合针铁矿表面电荷特征,优化得到电解质离子的亲和常数(LogK_K+为-1.61,LogK_NO3-为-0.68),Stern层电容C为1.80 F/m²。3、CD-MUSIC模型对Cd、Pb的拟合单体系:通过优化调整电荷分配f值,得到各吸附形态的f及LogK值如下:[（FeOH）₂Cd]⁺的f为1.05/0.95,LogK为7.3;[（FeOH）₂CdOH]⁰的f为1.05/-0.05,LogK为12.8;[（FeOH）₂Pb]⁺的f为1/1,LogK为8.6;[（FeOH）₂PbOH]⁰的f为1/0,LogK为15.0;[（FeOH）₂Pb（Fe₃O）]^0.5+的f为1.1/0.9,LogK为11.2;[（FeOH）₂PbOH（Fe₃O）]^0.5-的f为1.1/-0.1,LogK为16.8。竞争体系:CD-MUSIC模型能准确预测pH<6.3及pH>6.3 Cd、Pb浓度为0.1mmo/L时,竞争体系中Cd和Pb的吸附,但pH>6.3 Cd、Pb浓度为0.2 mmo/L时模型预测值与实验值不符。4、形态分布特征单体系:酸性条件下,[（FeOH）₂Cd]⁺形态是针铁矿上主要的Cd吸附形态。pH<4.0时,Pb主要以[（FeOH）₂Pb]⁺形态存在;pH 4.0-6.0时,以[（FeOH）₂Pb（Fe₃O）]^0.5+形态存在。竞争体系:Cd在低pH时,几乎100%以[（FeOH）₂Cd]⁺形态存在;高pH时,主要以[（FeOH）₂CdOH]⁰形态存在。浓度对竞争体系中Cd吸附形态无影响。Pb在pH<4.0时主要以[（FeOH）₂Pb]⁺形态存在;pH 4.0-6.0时以[（FeOH）₂Pb（Fe₃O）]^0.5+形态为主;随pH继续升高,吸附形态受Pb浓度影响:Pb 0.1 mmol/L且pH 6.0-7.0时,以[（FeOH）₂Pb（Fe₃O）]^0.5+形态为主,pH>7.0时以[（FeOH）₂PbOH（Fe₃O）]^0.5-形态为主。当Pb 0.2 mmol/L且pH 6.0-7.0时,Pb以[（FeOH）₂Pb（Fe₃O）]^0.5+形态为主;pH>7.0时以[（FeOH）₂PbOH（Fe₃O）]^0.5-和[（FeOH）₂PbOH]⁰为主。