砷是一种广泛存在于自然环境中毒性较强的类金属元素，人类长期环境暴露会导致慢性中毒，引起各种疾病和癌症。因此，砷在环境的迁移转化和界面过程，以及在各生态系统间的转化已经引起了国内外学者越来越多的关注。目前，纳米技术大量运用，越来越多的纳米材料进入环境中。本论文通过对环境植物样品中不同形态砷萃取、环境水样中砷形态现场分离和对纳米材料与砷结合在地下含水层中的迁移及界面过程的研究，确定了一套固体环境样品中砷的萃取、水样中砷形态分离的方法大大提高了砷环境样品分析的准确度，同时由模拟纳米金属氧化物与地下含水层中砷结合后的迁移及界面过程，证实了进入环境中的纳米材料与砷结合的共危害性。首先，利用甲醇-水（1:1V/V）超声萃取、微波辅助HNO3萃取和磷酸盐缓冲液（PBS）超声萃取3种前处理方法对大米、海藻和苹果汁3种环境样品中不同形态砷进行萃取。结果表明，低砷含量大米（<150μg·kg-1）应选用甲醇-水进行砷萃取，萃取率达85%~94%，砷形态不发生变化。高砷含量大米（>150μg·kg-1）应选用微波辅助HNO3进行砷萃取，其萃取率可达78%。海藻样品应选微波辅助HNO3法，萃取率高达87%。苹果汁应选用微波辅助HNO3或PBS溶液萃取法。实验结果与41个国际实验室对相同样品的分析数据基本一致，说明实验所得结论可信度较高。其次，提出一种对不同复杂环境基质中As(III)和As(V)现场形态分离的方法，合成了一种巯基(-SH)官能化选择性吸附As(III)对As(V)无吸附的石英砂(T-sand)。用T-sand制作的滤柱成功的分离了23个地下水样品中的As(III)(N.D.-488μg L-1)和As(V)(37-488μg L-1)。其在环境水样pH为4-11，温度为10℃~90℃等复杂物化条件下可稳定高效工作。另外T-sand在毒性特性溶出程序渗滤液(TCLP)、加州废物提取实验(WET)萃取液、连续萃取实验(SET)萃取液、体外胃肠提取实验(IVG)萃取液等复杂基质中均可稳定高效工作。因此，此易于操作的分离方法特别适用于日常砷形态现场监测。最后通过沙滤柱实验模拟纳米TiO2和针铁矿分别吸附As(III)和As(V)后在地下含水层中的迁移及界面过程，探究了纳米金属氧化物进入环境中与砷结合后的迁移现象及界面过程。结果表明砷与纳米金属氧化物结合后可以携带砷进行长距离迁移，As(III)与纳米金属氧化物结合后迁移性大于As(V)与纳米金属氧化物结合的混合物，其迁移距离更长。纳米金属氧化物与砷结合后在周围电化学环境发生改变的情况下可以再吸附和解吸附，其在环境中可以将高污染地区砷带至低浓度区域释放，大大增强对环境的危害性加剧砷污染的扩散，可在局部增大砷污染的毒性。