纳米技术是21世纪发展最为快速且具有重要意义的研究领域之一,但是其本身却是一把典型的“双刃剑”,由于其相对于宏观材料具有许多特异的性质而被广泛应用于涉及国计民生的各行各业,在环境保护方面可以作为光催化剂和吸附剂降解和吸附水体中的污染物,但是,纳米材料在使用过程中不可避免的进入周围环境而对周围环境造成不可预测的影响。本文以目前广泛使用的纳米二氧化钛(Ti02-NPs)为对象,研究了粒径和浓度对典型人工湿地植物芦苇和金鱼藻的种子发芽、植株生长过程中的植物个体形态与生理特征等的影响,探讨了 Ti02-NPs对人工湿地植物的生态毒理效应;在纳米材料的净水作用方面,本文以水中氟污染为对象,研究了三元纳米复合除氟材料-载镧磁性纳米石墨(y-Fe203-graphite-La,MGLNP)的除氟特征及机制。纳米材料的生态毒理效应的主要研究结果如下:(1)4 nm、20 nm和50 nm三种粒径的Ti02-NPs处理下,粒径越小、浓度越高对金鱼藻种子发芽的抑制作用越强,表现为发芽率、发芽幼苗重量、发芽指数、发芽势和活力指数随Ti02-NPs粒径变小、浓度变高而降低,4 nm TiO2-NPs浓度为2000 mg·L-1时,金鱼藻种子的发芽率从0 mg·L-1时的88.33%降低到了 27.67%;但是较低浓度(≤200 mg L-1)各粒径Ti02-NPs对芦苇种子的发芽均具有一定的促进作用,继续升高浓度芦苇种子发芽率、幼苗重量和主要发芽指标都开始下降,当浓度为500 mg·L-1时,各粒径Ti02-NPs处理的芦苇种子发芽率较空白对照均出现显著降低,2000 mg·L-1时,芦苇种子的发芽率由空白处理的 85%分别下降到 24%(4 nm)、30%(20 nm)和 46.67%(50 nm)。(2)不同粒径Ti02-NPs均能抑制金鱼藻和芦苇植株的生长,且粒径越小、浓度越高抑制作用越明显。高浓度Ti02-NPs对金鱼藻的生长的毒害作用表现为叶片失绿发黄、脱落,植株呈萎焉状;对芦苇的毒害作用表现为植株生长速度减缓甚至停滞,叶片失绿,植株萎焉或枯死,且会使芦苇倒二叶面积增长率降低。(3)金鱼藻、芦苇叶片的叶绿素含量和植株体内的Mg含量均随各粒径Ti02-NPs浓度升高而降低,且粒径越小降低幅度越大。金鱼藻植株和芦苇根系的SOD(Superoxide Dismutase,超氧化物歧化酶)活性、MDA(Malondialdehyde,丙二醛)含量均随各粒径Ti02-NPs浓度升高而升高,且粒径越小升高幅度越大。表明Ti02-NPs粒径越小、浓度越高对金鱼藻和芦苇植株的毒害作用越强。(4)各粒径Ti02-NPs均能进入金鱼藻和芦苇的植株体内,且粒径越小进入植株体内的Ti02-NPs颗粒越多,芦苇根系中的颗粒沉积物要明显比茎中多,而叶片中基本观察不到明显的Ti02-NPs颗粒沉积。由于纳米颗粒表面具有较强的表面张力,进入植株体内的Ti02-NPs均出现了不同程度的团聚现象。4 nm、20 nm和50 nm的Ti02-NPs在处理浓度为500 mg·L-1时,金鱼藻体内的Ti含量分别可以达到996 μg·g-1、866 μg·g-1和529μg·g-1;芦苇根中的Ti含量分别可以达到993μg·g-1、829 μg·g-1和722 μg·g-1,要远远大于茎中的Ti含量,而芦苇叶片中只有在Ti02-NPs粒径为4 nm且浓度大于100 mg·L-1时才检测到少量的Ti存在。说明在12 d的培养期间各粒径Ti02-NPs都很难在芦苇植株中被运输转移,且粒径越大转移运输难度越大。纳米材料的净水作用主要研究结果为:制备的净水纳米吸附剂MGLNP的镧负载量为254.26 mg·g-1,饱和磁化强度为26.66 emu·g-1,具有良好的磁性分离效果,MGLNP的等电点pHpzc约为7.9,具有较宽的pH适用范围;MGLNP吸附氟离子在30 min左右就能基本达到吸附平衡,在25℃、pH=7±0.1时其对氟离子的最大吸附容量为77.12 mg·g-1,且降低pH和升高温度MGLNP对氟离子吸附容量均变大,MGLNP对氟的选择性吸附作用较强,重复利用性能表现突出,在循环使用6次后还能保持77.54%的氟离子吸附容量;吸附自由能AG°、焓变△H°和熵变△S°显示MGLNP吸附去除氟离子是自发的易进行的吸热反应过程,吸附前后的MGLNP红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)分析表明吸附剂表面的-COOH、C032-和OH-等官能团与溶液中的F-发生了离子交换作用,另外,MGLNP表面的La3+和F-之间的静电引力和路易斯酸-碱水合作用也是MGLNP主要的可能除氟机理。