纳米材料的广泛使用导致其不可避免地进入环境并对环境生物造成危害,其在环境中的物理化学过程会改变自身理化性质,对其毒性和归趋造成影响。本文以纳米ZnO和纳米Ag作为研究对象,分别考察了纳米ZnO在不同介质中的溶解和转化以及纳米Ag在土壤中的吸附行为。主要研究内容和结果如下：1.纳米ZnO溶解性及其转化行为研究。微米和纳米粒径ZnO在不含矿物的水溶液中溶解结果显示ZnO的溶解量随时间的增加而增加,pH5.5条件下ZnO溶解量大于其在pH 7.5条件下溶解量：与微米ZnO相比,纳米ZnO因粒径小、比表面积高而更容易发生溶解；EDTA的加入能够显著促进ZnO的溶解。纳米ZnO在含矿物溶液中溶解结果显示溶液中Zn²⁺含量顺序为叶蜡石>针铁矿>γ-Al₂O₃.随着时间的增加含矿物溶液中Zn²⁺含量逐渐降低,EDTA的加入显著增加了溶液中Zn的含量。pH 7.5条件下纳米ZnO在水溶液中溶解360天（d）后,采集纳米ZnO悬液中的固体样品进行XRD分析,发现其主要组分为ZnO和水锌矿,表明pH7.5条件下ZnO在水溶液中溶解并在一定条件下转化生成水锌矿。利用X射线衍射（X-Ray Diffraction, XRD）、X射线吸收精细结构（X-Ray Absorption Fine Structure, EXAFS）和透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope, TEM）分析纳米ZnO在含矿物溶液中转化及次生矿生成。XRD结果显示仅含γ-Al₂O₃的固体样品中矿物相发生变化,含针铁矿和叶蜡石的固体样品矿物相无明显变化。进一步通过EXAFS和TEM分析含γ-Al₂O₃样品,发现pH 7.5条件下向含γ-Al₂O₃溶液中加入纳米ZnO 24小时后,有Zn-Al层状双氢氧化物（Zn-Al Layered Double Hydroxide,Zn-Al LDH）生成。pH 5.5条件下样品EXAFS结果显示纳米ZnO加入到含γ-Al₂O₃容液中150 d后有Zn-Al LDH沉淀生成,该条件下360 d样品TEM电镜图可见条状与片状沉淀物。pH 7.5条件下将纳米ZnO加入到含有EDTA和γ-Al₂O₃的溶液中,反应150 d后样品EXAFS图谱未见Zn-Al LDH特征峰,该条件下360 d样品TEM和能谱分析发现存在Zn-Al LDH沉淀,表明EDTA的存在会抑制pH7.5条件下Zn-Al LDH的生成。此外,我们还进一步研究了纳米ZnO在实际土壤—红壤和乌栅土中的溶解转化,并用EXAFS进行分子机制的研究,结果显示纳米ZnO加入到中性土壤乌栅土中30 d后有Zn-Al LDH生成,而加入到酸性土壤红壤中150 d后仍无Zn-Al LDH生成。2.络合剂EDTA对Zn-Al LDH生成的影响。研究不同pH条件下EDTA对γ-Al₂O₃吸附Zn²⁺的影响,结果显示pH 5.5条件下γ-Al₂O₃对Zn²⁺的吸附量低于pH 7.5条件下；EDTA的加入增强了pH 5.5条件下γ-Al₂O₃对Zn²⁺的吸附作用,该条件下Zn²⁺在γ-Al₂O₃的吸附量随EDTA浓度的增加出现先增加后降低的趋势,并在0.5 mmol/L EDTA浓度时达到最大吸附量。pH 7.5条件下γ-Al₂O₃对Zn²⁺有着强烈的吸附作用,EDTA的加入减弱了γ-Al₂O₃对Zn²⁺的吸附作用,Zn²⁺在γ-Al₂O₃上的吸附量随EDTA加入量的增加而降低。对吸附Zn²⁺的γ-Al₂O₃进行EXAFS分析,结果显示仅pH 7.5条件下样品有Zn-Al LDH特征峰出现,含有EDTA的样品以及pH 5.5条件下的样品中均未出现Zn-Al LDH特征峰,说明pH 7.5条件下γ-Al₂O₃吸附Zn²⁺后会生成Zn-Al LDH沉淀,EDTA的存在会阻碍Zn-Al LDH沉淀的生成。3.纳米Ag在土壤上吸附行为的研究。选取四种不同理化性质的土壤,考察土壤pH、有机质和二价阳离子Ca²⁺对纳米Ag在土壤上吸附的影响。试验结果表明纳米Ag在酸性土壤的吸附量高于中性土壤,当土壤酸碱性相似时土壤有机质含量越高纳米Ag在其表面的吸附量越高。纳米Ag在四种土壤上的吸附等温线都能较好地利用Freundlich方程进行拟合。Ca²⁺的存在均增加了纳米Ag在四种土壤上的吸附量,当Ca²⁺浓度在0.1-10 mM范围内,纳米Ag在中性土壤上的吸附量随Ca²⁺浓度的增加而增加,而在酸性土壤上的吸附量则随着Ca²⁺浓度的增加,出现先增加后减小的趋势。这一结果有助于了解纳米Ag在不同性质土壤上的吸附行为,为评价纳米Ag在环境中的毒性和生态风险提供了有用信息。