重金属离子和放射性核素污染物不仅危害生态环境安全,还威胁着人类健康。进入到自然环境中的重金属离子污染物不能被微生物降解,反而容易在生物体内富集并随着食物链的传递在人体内不断累积,最终对人类健康造成不可逆的损害。放射性核素污染物具有放射性衰变的特性,通过各种途径进入人体后会造成组织和器官的病变,引发一系列恶性疾病。因此,对环境中重金属离子和放射性核素污染物的高效去除是当前亟需解决的环境问题。腐殖酸(HA)是自然界中广泛存在的一种天然有机物,具有独特的胶体性质。HA分子中含有大量的官能团,能够与金属离子发生相互作用,对自然环境和地球化学有着重要的影响。二硫化钼(MoS2)是一种典型的过渡金属硫化物,具有类似石墨烯的层状结构和优异的化学性质,被广泛应用到能源和环境领域并表现出了优越的性能。本文采用分子动力学模拟(Molecular Dynamics Simulation,MD simulation)方法系统地研究了中性和低pH条件下HA分子在不同金属离子溶液中的聚集机理,并根据密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)详细探究了聚乙稀烯吡咯烷酮插层、磷酸化和碳材料表面改性的MoS2基纳米复合材料吸附放射性核素的机理,主要内容简介如下:1、中性和低pH条件下腐殖酸在不同金属离子(Co2+、Ag+、Cd2+、Cr3+、Na+、Ca2+、Al3+)溶液中聚集机理的分子动力学研究。根据中性条件HA-Co2+体系的MD模拟轨迹发现溶液中的Co2+在静电引力下迅速和HA的官能团COO-络合,随后在Co2+的桥联作用及其与HA的分子内和分子间相互作用下使HA进一步聚集。在进一步比较中性条件下HA与重金属离子(Ag+、Cd2+和Cr3+)和普通金属离子(Na+、Ca2+和Al3+)的聚集过程发现:中性条件下,溶液中HA的聚集驱动力是HA分子与金属阳离子的静电相互作用和配位络合作用以及HA分子中不同官能团之间形成的氢键,并且重金属离子与HA的配位能力比普通金属阳离子的强。而在低pH条件下,HA聚集过程的主要驱动力是其官能团之间形成的氢键。2、放射性核素(UO22+、Eu(NO3)3)在三种MoS2基纳米复合材料上吸附行为的理论研究。采用DFT方法计算了不同吸附结构的吸附能和电子特性。.揭示了MoS2中S原子和改性材料中的含氧官能团是放射性核素有效的吸附位点,而且改性材料的引入能够通过与MoS2的协同作用有效地提高复合材料对放射性核素的吸附能力。本论文采用先进的理论计算方法探究了 HA和MoS2基材料去除重金属离子和放射性核素污染物的机理。在分子水平上揭示了 HA与金属离子络合的内在机制以及放射性核素在MoS2基材料上的吸附行为,为HA和MoS2在环境治理领域的进一步应用提供了一定的理论支持。