土壤是由固-液-气-生多相组成的复杂的不均匀介质,具有许多纳米级的颗粒、微孔、空隙或通道;天然纳米颗粒具有极强的吸附、催化性能,可在局部形成“纳米级反应场”,产生纳米效应,土壤许多非常重要的化学反应就发生在这样的界面上。环境界面特别是环境微界面上有机污染物的迁移及转化过程是当前环境微观领域中最活跃的研究方向之一,引起了国内外环境学者的极大关注。土壤中存在大量环境微界面,如粘土矿物、土壤有机质和黑碳等,对环境中有机污染物的迁移、转化、降解及其生态效应起着决定性的作用。本文在介绍粘土矿物和烟炱型黑碳等天然纳米颗粒的来源、结构特征及表征方法,重点评述典型环境微界面对有机污染物的吸附作用及机理的基础上,选择几种典型的环境微界面,包括粘土矿物、烟炱型黑碳（soot）、焦炭型黑碳（charcoal）和人工碳纳米管,用透射电镜和X-射线衍射分析原位表征了膨润土以及不同离子溶液中膨润土的层间纳米结构,用热重分析、元素分析、比表面积和孔径分布分析、扫描电镜和透射电镜表征了两种黑碳样品的结构和形态;采用批量平衡法,研究了环境微界面对极性和非极性有机污染物的吸附性能及作用机理,重点探讨了环境微界面的结构特征变化与吸附作用之间的构-效关系,比较了天然环境微界面与人工纳米材料的吸附性能,试图揭示典型环境微界面的吸附行为,为准确预测环境中有机污染物的迁移转化以及土壤有机污染控制与修复提供重要依据。论文主要结论及创新性成果如下:（1）探明了膨润土纳米层间对芳香性硝基化合物的吸附机理及构-效关系。十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）对膨润土吸附非极性化合物萘和极性的芳香性硝基化合物都有非常强的促进作用,且随有机污染物疏水性的增强而增大,等温吸附曲线呈较强的线性（Freundlich N＞0.9）,这是因为引入的CTMA⁺阳离子使得膨润土层间由亲水性转变为疏水性,并形成了新的CTMA⁺分配相。而弱水化性阳离子如K⁺、NH₄⁺,则能够促进膨润土吸附芳香性硝基化合物（最大提高430倍）,但等温吸附曲线的形状存在一定差异,主要作用机制为K⁺、NH₄⁺能够造成膨润土层间纳米结构脱水(层间距d₀₀₁从1.88 nm降至约1.5 nm);对于间二硝基苯,-NO₂能够与K⁺或NH₄⁺离子产生直接配位作用,引起膨润土层间进一步失水(d₀₀₁进一步降至约1.25nm),增强间二硝基苯中的苯环与膨润土层间硅氧烷表面的相互作用;而硝基苯在“氯化钾溶液+膨润土原土”上的增强吸附,则是通过层间K⁺与硝基苯上-NO₂间接配位作用（层间距约为1.5 nm）而实现的。（2）阐明了烟炱型黑碳的纳米结构及其吸附有机污染物的构-效关系及作用机理。烟炱型黑碳是一种非均匀性多相结构,其纳米结构的改变对有机污染物的吸附行为有重要影响。未处理烟炱对有机污染物的吸附呈现较强的线性（N＞0.86）,说明未处理烟炱对有机污染物的吸附以分配作用为主;去除灰分后,烟炱样品的吸附能力得到了增强,这是因为其有机碳含量和比表面积增大;去除可提取态有机母质后,烟炱型黑碳的表面吸附能力得到增强,但分配作用却被削弱,这是因为可提取态有机母质既起到分配相的作用,又能够占据烟炱型黑碳上的表面吸附位点。氧化性酸能够显著增强烟炱型黑碳的芳香性（H/C从0.97下降到0.5）,从而促进有机污染物特别是菲与烟炱型黑碳之间的π-π作用,增强了烟炱样品中纯黑碳对菲的吸附能力。（3）比较研究了碳纳米管与各种环境微界面对有机污染物的吸附性能及作用机理。不同碳纳米管对各有机污染物的吸附能力大小为SWCNT＞＞1020MWCNT＞4060MWCNT,与不同碳纳米管的比表面积大小相一致。碳纳米管对萘的主要吸附机制为疏水性作用,而对芳香性硝基化合物则为与碳纳米管间的π-π作用。碳纳米管特别是SWCNT对有机污染有超强的吸附能力;同是出自秸秆燃烧产物的烟炱型黑碳、焦炭型黑碳的酸处理产物soot-2和Ash-2的吸附机制截然不同,soot-2以分配作用为主,而Ash-2则以表面吸附作用为主;有机膨润土100CTMAB对非极性萘的吸附作用强于对极性的间二硝基苯,而“0.5 mol/L氯化钾溶液+膨润土原土”对间二硝基苯的吸附能力强于对萘的吸附能力。