水环境中存在的微量有机污染物,会对水生态系统及人群健康产生长期不利影响。有机污染物种类很多,其中含有芳香环的有机污染物由于其化学结构特征而具有较强的生物积累性,往往难于降解,在环境中通过迁移、转化和富集,浓度水平可提高数倍至百倍。当前,在我国各类水体中都能检出含芳香环有机污染物,成分也越趋复杂,浓度也呈上升趋势,这严重威胁着人群健康和生态安全。研究水环境中含芳香环类有机污染物的环境行为具有重要意义。本文以黄曲霉毒素B1（AFB1）、菲和1,4-二硝基苯为含芳香环类有机污染物的代表,研究了其在水中的矿物吸附行为及催化还原作用。三种污染物以芳香环为分子结构核心,其中AFB1是以芳香环为中心,外围有多个富电子基团的生物毒素;菲为不含特征基团而有3个重复苯环结构的多环芳烃;1,4-二硝基苯为芳香环上含有两个硝基取代基的硝基苯类污染物。本文通过吸附实验辅以量子化学计算,研究了水中供试污染物与粘土矿物的相互作用和机理;制备了负载钯石墨烯新型催化剂,探讨了水中该类污染物的催化还原转化。主要成果如下:1.通过吸附实验辅以量子化学计算方法,区分了水中不同粘土矿物吸附AFB1的差异。高岭石吸附AFB1时（Kd=18.5-37.1 L/kg）,范德华力（C=O··Si,O=C··O）起主导作用,作用强度较弱。伊利石吸附AFB1时（Kd=141.6-158.3 L/kg）,K+键桥（（C=O）2··K+··（O-Al）3）发挥了作用,但这种键桥作用较弱;蒙脱石吸附AFB1时（Kd=354.6-484.7 L/kg）,较强的Ca²⁺键桥(（C=O）2··Ca²⁺··（O-Si）4)起主导作用。计算结果和实验结果的吉布斯自由能能够很好地拟合,表明所建立的计算化学模型合理有效,能够良好地模拟AFB1和粘土矿物间真实的作用情境。AFB1富电子羰基能够与金属阳离子(如Ca²⁺)形成配合物,所以环境中存在的金属阳离子,能促进粘土矿物吸附该类带有富电子基团的芳香污染物。2.通过吸附实验辅以量子化学计算方法,探讨了水中蒙脱石和菲之间的作用类型和强度。Na+体系中蒙脱石吸附菲的Kd为14.22-16.29 L/kg,Ca²⁺体系中时Kd则为5.36-7.48L/kg。发现蒙脱石吸附菲时,菲的共轭结构与蒙脱石表面的高价金属阳离子(Ca²⁺)间存在弱静电作用(苯环··Ca²⁺··（O-Si）4),这个较弱的离子键桥在蒙脱石与菲相互作用中起主导作用。金属阳离子还可通过改变蒙脱石结构来影响菲吸附,溶液中阳离子浓度越高,分散在水中的蒙脱石双电层扩散层越薄,对菲靠近矿物晶体表面的阻滞作用越小,越促进蒙脱石吸附菲。金属阳离子价态越高,与蒙脱石相互作用力越大,也越容易与菲的苯环共轭结构产生静电作用,对蒙脱石双电层扩撒层压缩效应越大。这些综合因素导致Ca²⁺等高价离子在粘土矿物吸附菲时发挥了决定作用。3.制备了石墨烯负载贵金属钯催化剂,研究其对水中1,4--二硝基苯的催化还原作用。TEM图中可见大片的石墨烯有少量重合与褶皱,贵金属钯均匀分布在石墨烯结构上,纳米钯颗粒粒度均匀且多在2～4nm,没有明显的团聚现象。催化剂能长期稳定地分散在母液（无水乙醇）中,不会发生沉降;催化剂在水溶液中参与反应,也不易发生絮凝,保证了催化剂与底物的良好接触。在体系中没有催化剂或加入没有负载钯的石墨烯时,1,4-二硝基苯不能被甲酸钠还原;而在催化剂作用下,甲酸钠能够将1,4-二硝基苯的一个硝基还原为胺基,得到4-硝基苯胺,其中4-硝基-N-苯基羟胺为中间产物。1,4-二硝基苯还原转化的伪一级动力学常数kobs为1.98×10-2min-1（R²=0.987）。