作为一种新型的纳米材料,碳纳米管(CNTs)因其特异的物理和化学性能大量出现在工业应用中。CNTs一旦被排放到水体中,必将引起水环境中共存物质形态的改变。CNTs在水中的分散状态直接影响着其在水体中的毒理学特性。因此,关于CNTs的聚集和沉降行为的研究对预测和评价其在自然水体中的环境效应具有重要意义。先将碳纳米管经超声等方法处理为均质、稳定的分散体系,然后再用动态激光光散射或石英晶体微天平等仪器对其聚集和沉降行为进行研究是现有实验室研究CNTs聚集沉降行为的主要方法。但真实情况是,CNTs颗粒以纳米至毫米量级尺寸被排放到水环境中,以非均质的分散状态存在。受现有分析方法的制约,目前尚缺乏针对CNTs非稳态悬浮液的研究。本文主要通过激光粒度分析法和离心沉降曲线法来定量描述非稳态CNTs悬浮液的聚集和沉降行为。研究分析了不同CNTs物化特性(如结构、长度、直径和官能团等)和不同的超声处理(如超声时间、超声功率等)对十六种不同特性碳基纳米材料粒径分布的影响。利用离心沉降曲线法拟合得出能定量描述CNTs聚集沉降行为的离心沉降速率常数ks,论证了离心沉降法是一种简单、可行且有效的定量分析方法。对比分析激光粒度分析法、离心沉降法和柱过滤分析法三种方法所得CNTs在有机酸中的颗粒大小分布情况和沉降动力学的结果,发现三种方法的结果具有一致性。同时,分析了溶液pH、离子强度、有机酸种类和浓度等因素对非均质分散的CNTs溶液稳定性的影响及原因。研究了CNTs在长江、九乡河、玄武湖等三种地表水水样中的聚集沉降行为,并讨论了其主要影响机制。研究发现暴露在自然水体中的CNTs有可能比在纯水中更不稳定。这一研究可为评价CNTs在真实水体中的迁移和转化提供理论依据。