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纳米材料因其独特的物理化学性质(小尺寸效应、大的比表面、极高的反应活性与量子效应),在工业、医学和生活中得到广泛应用。但是,在生产、储存和使用过程中,大量纳米物质将不可避免地以各种途径进入土壤和地下水系统中,成为纳米污染物,从而对人类及生态系统带来潜在的风险。本文以纳米二氧化铈(Nano-CeO2)及纳米二氧化钛(Nano-Ti02)为主要实验材料,研究水化学条件(腐殖酸(HA)、离子强度(IS)与pH)对其在水体中稳定性的影响,并采用室内石英砂柱出流实验,研究了水化学条件(HA、IS与pH)、介质粒径与介质非均质性对纳米颗粒在饱和多孔介质中运移的影响。主要研究结论如下:1.纳米颗粒在水体中的稳定性受HA浓度、IS与pH等水化学条件的影响。随着HA浓度的升高(0～5 mg L-1),两种纳米颗粒在水体中的稳定性均增强,其原因是吸附在纳米颗粒表面的HA使颗粒间产生巨大的空间位阻斥力与静电斥力,从而减弱了颗粒的凝聚:IS增加(1～50 mmol L-1 NaCl),两种纳米材料稳定性均降低,颗粒凝聚后粒径变大,且HA的存在能显著减弱IS对其稳定性的影响;实验pH范围内(7.16～10.02),pH变化对纳米颗粒稳定性几乎不产生影响,其原因是HA的存在使颗粒间产生了巨大的空间位阻斥力与静电斥力,纳米颗粒在不同pH条件下均很稳定。此外,计算并运用XDLVO(extended Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek)理论进行了预测分析,结果表明XDLVO理论的预测与实验结果非常吻合。2.Nano-CeO2在饱和均质多孔介质中的运移受HA浓度、IS与pH等水化学条件的影响。随着本体溶液HA浓度的升高(0～10 mg L-1),Nano-CeO2的Zeta电位随之升高,Nano-CeO2在饱和均质多孔介质中的迁移能力增强,其原因主要是吸附在纳米颗粒表面的HA使石英砂与纳米颗粒间产生巨大的静电斥力与空间位阻斥力。随着本体溶液IS的增大(1～100 mmol L-1 NaCI),纳米颗粒的双电子层被压缩,Zeta电位逐渐降低,Nano-CeO2在饱和均质多孔介质中的迁移能力减弱,其原因主要是IS增加,石英砂与Nano-CeO2表面扩散双电层厚度被压缩,相互间静电斥力与空间位阻斥力减小,纳米颗粒在石英砂表面的吸附量增加。当本体溶液存在HA时(5 mg L-1),pH的变化对Nano-CeO2在饱和均质多孔介质中的迁移能力几乎不产生影响。运用XDLVO理论进行了预测分析,结果表明XDLVO理论的预测与实验结果非常吻合。利用HYDRUS-1D对实验穿透曲线进行模拟,拟合结果与实验数据非常匹配。3.Nano-Ti02在饱和均质多孔介质中的运移受介质粒径与IS的影响。随着介质粒径的减小(920～275μm),Nano-TiO2在饱和均质多孔介质中的迁移能力逐渐减弱,且当介质粒径在275μm时,在所有实验条件下,几乎所有Nano-TiO2均滞留在砂柱中,其原因主要是介质粒径越小,纳米颗粒与石英砂间的物质吸附率越大。同一介质粒径条件下,本体溶液IS增大,Nano-TiO2在多孔介质中的迁移能力减弱。4.介质非均质对体系优先流及Nano-TiO2运移行为具有重要影响作用。对920&390μm石英砂体系,两种石英砂渗透系数差距较大,示踪与Nano-TiO2穿透曲线均存在两个分离的穿透峰值;对920&550 μm及550&390 m石英砂体系,两种石英砂渗透系数差距相对较小,示踪与Nano-TiO2穿透曲线出现叠加出流。当两种石英砂粒径为920&550μm时,细砂基质长度越长,Nano-TiO2的出流时间越短,其出流比降至背景溶液吸光度所需时间越长。本文通过室内实验和数值模拟相结合的手段,系统研究了地下含水系统中纳米颗粒物的运移规律,并建立了相应的数学模型,对运移过程进行数值模拟。该研究结果有助于深入了解纳米颗粒在地下水系统中的环境行为,为准确预测地下含水系统中的纳米材料污染提供科学依据,从而为相关的生态环境风险预警和污染修复等研究打下了坚实的基础,具有重要的潜在应用价值。