天然有机质的不同组分对工程纳米颗粒在水环境和多孔介质中环境行为的影响研究

选取不同种类、形态、粒径大小的工程纳米颗粒作为研究目标物，将天然有机质基本组分以分子大小、电荷特性、亲疏水性为标准进行细化分组分类，通过实验室模拟，探讨有机质不同组分对工程纳米颗粒表面带电性质的影响，阐明在不同水化学条件下有机质组分对工程纳米颗粒的稳定、集聚行为的作用，分析在不同物理化学条件下有机质与工程纳米颗粒在饱和多孔介质中的协同迁移、持留行为，开展有机质各组分作用下的工程纳米颗粒稳定动力学、迁移动力学定量解析，并进行工程纳米颗粒－有机质在饱和多孔介质中协同迁移模型模拟，比较和评估有机质各组分在工程纳米颗粒环境行为过程中的作用，评价各组分的影响特征和共同作用时的竞争机制。研究将在有机质不同组分对工程纳米颗粒环境行为的影响以及通过动力学模型和稳定迁移模型实现定量解析等方面取得理论成果，从而为认识工程纳米颗粒的环境行为，进一步探讨控制其危害的管理和技术手段提供重要科学依据。

本课题主要开展了三个方面的研究：四氧化三铁纳米颗粒的稳定性及其在饱和多孔介质中的迁移持留行为、富里酸的极性分组及各组分和芘对小球藻的影响，以及碳纳米管的水环境稳定性及其在饱和多孔介质中的迁移过程。纳米颗粒方面的研究结果显示，通过双点位动力学模型的拟合可知，纳米颗粒悬液的集聚动力学行为是由其颗粒表面电荷特性决定的，各吸附沉积机制对纳米颗粒迁移持留过程的贡献大小与介质环境化学、物理条件密切相关。富里酸分组方面的研究结果显示，各富里酸组分的理化性质呈梯度变化，说明分组效果良好。富里酸组分对芘胁迫下小球藻生长的影响取决于三方面的叠加效应，即富里酸组分在小球藻上的吸附作用、富里酸组分与芘的结合作用，以及富里酸组分对小球藻的促长效率。碳纳米管方面的研究结果显示，TBBPA可以在碳纳米管表面发生快速、强烈的吸附作用且解吸过程缓慢，解吸滞后明显。双点位动力学模型可以较好的拟合不同条件下碳纳米管在饱和多孔介质中的迁移穿透和持留分布。上述研究成果有助于了解纳米颗粒物在环境中的迁移行为以及影响因素的作用。. 本课题共发表了8篇SCI收录文章，3篇中文核心期刊文章，一些研究成果得到了国内外的较好评价，例如文章"Polarity based fractionation of fulvic acids"发表于Chemosphere，审稿人的评价是“The basic idea behind the work is innovative。在课题执行过程中，共培养了3名博士生以及3名硕士生。课题执行期间有1位博士生去美国一个大学进行为期1年的交流，合作的主题是本研究的主要内容。形成了一只较高水平的科研团队，为后续相关领域的进一步研究奠定了良好的基础。课题组与国外相关领域的学者保持着长期密切的交流与合作，包括University of Delaware等，课题组成员也多次参加国际国内的各种学术会议并做报告。目前课题的研究工作已经基本完成，还有一些后续的补充性研究和文章写作等工作在继续进行。