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纳米金属氧化物(Nanostructured metal oxides,NMOs)是目前世界上产量与消费量居首位的一类纳米材料,而垃圾填埋场已成为其在环境中最主要的“汇”与“源”。因此,开展填埋场中纳米金属氧化物的研究有重要意义。纳米ZnO(Nano-ZnO,nZnO)是现阶段使用最广泛的纳米金属氧化物之一,但是迄今人们对其在垃圾填埋场中的环境行为了解甚少。本文以商业纳米ZnO为研究对象,采用静态序批实验与动态砂柱实验,考察了垃圾渗滤液pH值、离子强度(Ionic strength,IS)、腐殖酸(Humic acid,HA)浓度、共存重金属离子Cu(II)和Cr(VI)对其团聚、沉降以及迁移行为的影响,并结合胶体稳定性理论(Derjaguin-Landau-Verwey–Overbeek,DLVO)和单一载体接触效率模型初步探讨了纳米ZnO在填埋场中的团聚、迁移特性和相关作用机制。主要结论如下:(1)垃圾渗滤液pH值会显著影响纳米ZnO的团聚、沉降及迁移行为。当pH为5.5时,纳米ZnO的Zeta电位接近零点电位,因而团聚形成相对粒径大的纳米聚集体,使其更容易发生沉降,但是此时纳米ZnO具有较强的溶解作用因而总Zn迁移率大,纳米ZnO的理论计算迁移距离长;而随着pH值上升,纳米ZnO的Zeta电位远离零点电位,其粒径不断减小,沉降能力逐渐减弱,但由于ZnO溶解能力下降,因此pH升高后迁移能力反而降低。(2)垃圾渗滤液IS对纳米ZnO的团聚、沉降、迁移行为均会产生较大影响。在IS从5 mM上升至200 mM的过程中,由于纳米ZnO的双电层逐渐被压缩,使其更易跨过DLVO能量壁垒进而发生团聚和沉降,降低其迁移能力。(3)垃圾渗滤液HA浓度对纳米ZnO的团聚、沉降、迁移行为影响显著。渗滤液中HA为100 TOC mg L-1时,纳米ZnO的Zeta电位降低至-36.8 m V,远远偏离零点电位,再加上HA强大的空间位阻作用,最终纳米ZnO颗粒的团聚能力减弱,呈稳定分散状态,不会发生沉降,较大程度地增大了迁移距离。(4)垃圾渗滤液中的重金属Cu(II)或Cr(VI)对纳米ZnO的团聚、沉降及迁移行为也会造成影响。在一定的pH和IS下,Cu和Cr可分别提供阳离子和阴离子来改变纳米ZnO的Zeta电位,从而影响其后续的沉降和迁移;总的来说,Cu可促进纳米ZnO沉降抑制其迁移,而Cr的作用正相反。但是溶液中一旦含有HA,Cu和Cr因被吸附至HA表面,而对纳米ZnO团聚和沉降行为几乎不产生影响。由此可得,对于垃圾填埋早期,由于渗滤液中pH为酸性、IS较高、HA浓度较低,纳米ZnO更易发生团聚和沉降行为,进而抑制其迁移;而随着填埋年限的增大,渗滤液pH不断上升甚至呈碱性、电解质逐渐生成沉淀使得IS下降、尤其是HA浓度显著上升,纳米ZnO更易以分散、稳定的形式存在,其团聚、沉降能力降低,迁移能力显著增强,从而增大了潜在的环境风险。另外,渗滤液中存在Cu(II)和Cr(VI)等重金属会分别提供阳离子和阴离子,改变纳米ZnO的Zeta电位进而影响其团聚、沉降和与这些重金属离子的共迁移行为。不过渗滤液中存在的HA又会消除这些重金属对纳米ZnO团聚和沉降行为的影响。