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随着各类新型纳米材料在化学、医学等领域受到越来越多的关注和应用，使得人们在合成和使用这些纳米材料的同时，难免会有纳米材料颗粒引入到土壤环境中。纳米材料沉积在土壤中后，是否会同土壤环境中的重金属离子发生界面过程作用，进而引起重金属离子的环境归迁发生改变，目前还不得而知。为了探究纳米材料和对土壤环境中与重金属离子的界面物质传输过程，本文对陕西省凤县（FX）、潼关（TG）和洛南(LN）三个铅锌矿区污染农田土壤中Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)释放的释放特征、磁性纳米材料Fe3O4及其改性产物对水溶液中Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)吸附特征及其对杨凌(YL)、忠县(ZX)、抚顺(FS)三种土壤中Cd(Ⅱ)的竞争吸附进行了研究。主要获得以下结论：（1）陕西省采矿业活动，已经造成严重的农田土壤重金属污染。FX、TG和LN三种污染土壤中Cd、Pb的释放与土壤粒径以及重金属污染物的来源密切相关，三种土壤不同粒径尺度中Cd、Pb总量和TCLP法提取的有效态量均表现出随土壤粒径越小而增高的趋势，其释放规律符合准二级动力学过程，说明陕西省采矿业污染农田土壤中水溶态Cd、Pb的释放过程是复杂的非均相扩散过程。（2）合成的Fe3O4、SiO2@Fe3O4和3NH2-SiO2@Fe3O4为具有顺磁性、多孔结构的纳米颗粒，Fe3O4，SiO2@Fe3O4和3NH2-SiO2@Fe3O4对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附受体系pH控制；通过改性能够大幅度提高该材料对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附能力。25摄氏度时，三种材料Fe3O4，SiO2@Fe3O4和3NH2-SiO2@Fe3O4对Pb(II)的最大吸附量分别是71.4mg/g、78.7mg/g、88.4mg/g，对Cd(II)的最大吸附量分别是108.6mg/g、142.8mg/g、167.1mg/g，吸附过程可用Langmuir模型描述。结合热力学分析和XPS分析，可以推测，Fe3O4，SiO2@Fe3O4和3NH2-SiO2@Fe3O4对Cd(II)的吸附机制包含物理吸附和离子交换等化学反应为主的自发放热吸附过程。（3）根据Langmuir、Freundlich吸附等温模型拟合，杨凌(YL)、忠县(ZX)、抚顺(FS)地区不同类型的土壤样品对Cd2+的吸附符合Langmuir模型；杨凌(YL)、忠县(ZX)、抚顺(FS)地区的土样中Cd2+的解吸量依次为粘粒>粉粒>砂粒，表明了土壤粒径越小，Cd2+越容易解吸，杨凌(YL)地区不同粒径对Cd(II)的解吸量分别为322μg/g、407μg/g、617μg/g，忠县(ZX)地区不同粒径对Cd(II)的解吸量分别为782μg/g、881μg/g、1011μg/g，、抚顺(FS)地区不同粒径对Cd(II)的解吸量分别为662μg/g、705μg/g、772μg/g；添加3NH2-SiO2@Fe3O4纳米材料后，Cd2+的解吸量迅速减少，杨凌(YL)地区不同粒径对Cd(II)的解吸量分别为106μg/g、157μg/g、192μg/g，忠县(ZX)地区不同粒径对Cd(II)的解吸量分别为302μg/g、350μg/g、510μg/g，抚顺(FS)地区不同粒径对Cd(II)的解吸量分别为122μg/g、131μg/g、135μg/g。根据Cd2+在纳米材料(3NH2-SiO2@Fe3O4)-水-土体系中的分配系数可知，3NH2-SiO2@Fe3O4在三个地区土壤样品中粘粒对Cd2+的吸附能力最强，两次添加吸附材料表明该型纳米吸附材料在土壤环境中固定Cd2+的稳定性较强；准二级动力学模型能较好的描述Cd2+在添加3NH2-SiO2@Fe3O4和未添加3NH2-SiO2@Fe3O4的污染土壤中的解吸过程。研究说明，诸如3NH2-SiO2@Fe3O4纳米材料进入土壤环境后，会与土壤颗粒一起对液相环境中的Cd2+产生强烈的竞争吸附，而且3NH2-SiO2@Fe3O4纳米材料对Cd2+的吸附作用较强，导致Cd2+的解吸过程变缓。