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纳米零价铁(NZVI)技术正迅速地成为环境修复中应用最广泛的纳米技术。尽管如此,关于NZVI的反应活性、胶体稳定性以及环境健康风险的基础性问题仍尚未得到解决。本课题系统地研究了 NZVI在不同环境条件下去除污染物(以硒为例)的反应活性,改性剂羧甲基纤维素(CMC)对NZVI胶体稳定性和微生物毒性的影响。首先,本课题研究并比较了不同条件下NZVI对四价硒(Se[IV])和六价硒(Se[VI])的去除。在3种pH(4.0,6.0和8.0)条件下,以超纯水为背景液分别开展实验,研究发现NZVI对Se(IV)的去除效率非常高,尤其是在pH4.0,仅在反应开始的5分钟内就达到～92.2%的去除效率。相反,NZVI对于Se(VI)的去除则比较缓慢,即使是在pH 4.0,300分钟的反应时间末也只能达到69%的去除效率。利用X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)分析NZVI和硒反应后的固体产物,发现Se(IV)和Se(VI)都被还原成了零价硒(Se0)和负二价硒(Se2-),而NZVI最终转化成了铁(氢)氧化物。当反应背景溶液为合成地下水时,几乎所有的NZVI-硒反应体系都受到抑制。随后,通过进一步研究单独的腐殖酸(HA)和典型的地下水阴阳离子对NZVI去除Se(IV)和Se(VI)的影响,发现相对于超纯水背景液,HA能够明显抑制NZVI对Se(IV)的去除,而硫酸根(SO42-)和碳酸氢根(HCO3-)则显著地抑制Se(VI)的去除。值得注意的是,钙离子(Ca2+)和钠离子(Na+)并不会对NZVI去除硒产生抑制影响。随着NZVI技术的发展,表面改性剂逐步开始用于修饰NZVI以增强其在水中的稳定性。然而,表面改性剂不仅会影响颗粒稳定性,同时也影响其细胞毒性。本文课题研究了 CMC对NZVI的胶体稳定性及其对革兰氏阴性菌E.Coli的细胞毒性,并讨论胶体稳定性和细胞毒性之间的相互关系。具体研究了 CMC浓度、环境阳离子(Ca2+)、NZVI老化处理对细胞毒性的影响。研究发现,在1小时内NZVI悬浊液的稳定性与CMC的浓度呈剂量-效应关系。未改性的NZVI对E.Coli具有明显的毒性作用,且呈浓度和时间依赖型关系。然而随着CMC浓度的提高,尽管NZVI的分散性得到增强,但其细胞毒性却呈现越来越明显的弱化作用。透射电子显微镜(TEM)图片显示,当E.Coli暴露于NZVI时,细菌细胞会发生细胞膜破损及颗粒内化作用。而对于CMC改性的NZVI(CNZVI),细菌细胞壁的外膜被一层CNZVI附着包覆,但其细胞膜保持完好状态。Ca2+的存在对于NZVI和CNZVI的细胞毒性呈现增强或减弱的作用,这主要取决于Ca2+的浓度。经老化处理的NZVI和CNZVI通过X射线衍射仪(XRD)分析表明它们被转化成了低毒或者无毒的铁氧化物,因此并没有呈现出明显的细胞毒性作用。