土壤氧化铁矿物通常以针铁矿（α-FeOOH）、赤铁矿（α-Fe₂O₃）、水铁矿、纤铁矿（γ-FeOOH）、四方纤铁矿（β-FeOOH）和六方纤铁矿（σ-FeOOH）等形式存在。目前已有了一些关于重金属同晶替代针铁矿物和赤铁矿的研究,但关于不同构型纤铁矿与重金属相互作用的研究甚少。本文研究了Cd、Co和Zn同晶替代纤铁矿、六方纤铁矿和四方纤铁矿的晶体学特征以及对不同离子的富集特点。得出的主要结论如下:1.Cd可以同晶替代的形式（1.59 mol%）进入六方纤铁矿中,却未能进入其他两种纤铁矿。初始Co/Fe摩尔比一致的情况下,Co在三种矿物中的同晶替代情况表现出显著差异,在纤铁矿中的最大单替代量（2.03 mol%）远低于六方纤铁矿中的最大单替代量（14.55 mol%）。有⁸%的Zn离子进入到纤铁矿和六方纤铁矿中:其中在纤铁矿中有⁶0%附着在其表面,另外的⁴0%是以同晶替代的方式进入到纤铁矿的结构中。随着Zn含量的增加,其晶体颗粒显著变小;而在六方纤铁矿中这两种形态的比例分别为⁹0%和¹0%,其晶体颗粒也表现出随Zn含量的增加而减小的趋势。而三种重金属离子几乎都难以进入到四方纤铁矿中。同种金属在不同纤铁矿中的同晶替代存在明显差异,其中六方纤铁矿可容纳的金属离子最多,其次是纤铁矿,而金属离子几乎不能进入四方纤铁矿,这与三种矿物的结构有很大关系。三种矿物按照六方纤铁矿、纤铁矿和四方纤铁矿的顺序,其结构中FeO₆八面体共边配位的比例依次减少,而共角顶配位的比例依次增多,空间自由度依次变小,可伸缩变换的Fe-O键数量依次减少。因此对于层状结构等空间自由度更大的矿物,更容易发生同晶替代。2.Co同晶替代纤铁矿时,晶胞参数c呈减小趋势,由于在掺杂量为1.09mol%时Co（Ⅱ）逐渐转变为Co（Ⅲ）,半径变小而形成体积更小的钴氧八面体,因此晶胞参数a、b呈先增大后减小。Zn替代纤铁矿抑制了纤铁矿a轴、b轴方向的生长,使其产生结构缺陷。形貌上Cd、Co和Zn的加入均使得纤铁矿晶体增大。3.在六方纤铁矿中,Cd替代使晶胞参数a和c增大且对c的影响更大。因为Cd的半径(Cd²⁺（0.95?）)远大于Fe的半径(Fe³⁺（0.645?）),因此Cd的替代使原本的铁氧八面体变成体积更大的Cd氧八面体,从SEM结果也可看出六方纤铁矿的颗粒明显增大,由圆片状变为不规则的片状。Co的掺杂使晶胞参数a和c整体呈减小趋势,晶体颗粒先减小后增大,且在掺杂量达到12.19 mol%时由层状堆叠转变为交错堆叠。Zn对六方纤铁矿的影响与其他两种金属离子不同,Zn的加入使颗粒尺寸变小但仍为层状堆叠。