污水处理厂及畜禽养殖业每年会产生大量的类固醇雌激素（Steroid estrogens，SEs）。其中从污水厂排出的SEs可通过提升处理工艺得到有效控制，而经畜禽养殖所造成的面源污染进入环境的SEs则极难控制。目前，中国大多数主要河流和湖泊均受到一定程度的SEs污染。而环境中的SEs可在降雨淋溶、地表径流等作用下渗入土壤及进入周边水环境中，对生态环境和人体健康造成较大影响。纳米零价铁（nano Zero Valent Iron，nZVI）因其优越的性能被广泛应用于水体及土壤环境的原位修复中，是理想的环境修复材料。本研究以水体修复需求为导向，针对SEs理化性质及nZVI修复应用的不足，开发能在水环境中高效降解SEs的新型nZVI，并探究其作用下SEs的降解机理。
　　本研究以环境中雌激素活性最强，含量较高的17β-雌二醇（17β-E2）作为目标物；以环境友好，易于生物降解的柠檬酸盐（Citrate）作为有机配体强化nZVI降解17β-E2。分别讨论了单质型nZVI、柠檬酸盐-纳米零价铁非稳定体系（nZVI-Citrate）、稳定负载Citrate有机配体的纳米零价铁（CLs-nZVI）三者的性能,结合基于密度泛函数理论（DFT）的量子化学计算对于17β-E2的降解作用机制及降解路径进行分析。
　　单质型nZVI在酸性条件下可有效降解17β-E2，然而在中性条件下降解率仅有10%左右。对其反应前后的表征显示，反应后nZVI产生了明显的氧化、钝化和团聚。nZVI-Citrate体系中，17β-E2在中性条件下的降解率得到明显提升，nZVI的氧化和团聚被明显抑制。进一步，采用微压水热法向nZVI表面加载Citrate有机配体，通过因素筛选和响应曲面得到CLs-nZVI的最佳合成参数。对最优CLs-nZVI的表征发现其表面负载有由Citrate及其富羧基离子碎片耦合而成的空间网状结构，使得CLs-nZVI具有较好的分散性能、抗氧化和抗酸腐蚀性能。
　　对降解过程的分析表明，nZVI-Citrate体系可明显提升中性条件下17β-E2的降解率，显著提升所有pH条件下的降解速率。然酸，酸性条件下17β-E2降解率被抑制，为游离Citrates对自由基的竞争所致。CLs-nZVI在保留了nZVI-Citrate体系降解性能的同时，酸性抑制被解除。清除实验表明，酸性条件下降解强化以羟基自由基（·OH）为主导，中性条件nZVI-Citrate及CLs-nZVI体系中降解率的提升则基本不依赖于自由基的生成，单线态氧（1O2）则趋向于在反应后期发挥作用。其它检测表明，17β-E2的降解率、降解速率、自由基贡献率及贡献时间点与溶解氧、pH、亚铁及铁离子的变化密切相关。结合计算化学对降解路径的分析表明，单质nZVI作用时，17β-E2表现为向雌酮（E1）转化、苯环上基团的取代及开环，同时还有仿漆酶反应的存在。Citrate参与后，除具有相似的转化路径外，17β-E2还可向雌三醇（E3）转化，体系中存在17β-E2及其降解产物与有机配体的特异性交叉耦合。本研究通过开发能适应水体中性环境并有效降解SEs的功能型纳米材料，为SEs污染水体的修复提供了新的策略。