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“生态文明建设是关系中华民族永续发展的根本大计”—经济飞速发展的今天,工业企业迅速崛起,这也造成了一系列污染问题的加剧。塑料制品的广泛使用和工业生产中大量含铬废水的排放,导致土壤和地下水中微塑料和重金属污染问题日益突出,严重威胁到生态系统的平衡。纳米铁(Iron Nanoparticles,nFe)因其无可比拟的高反应活性和独特的吸附还原性能,广泛用于修复土壤和地下水中六价铬(Cr(VI))污染。将nFe颗粒直接注射到污染羽位置的原位修复因其具有经济可行性受到越来越多的关注,而nFe颗粒能否迁移到靶向区域成为研究重点。同样微/纳塑料(Micro/Nano-plastic,NPs)作为污染物会因外力作用发生迁移,并在迁移过程中发生沉积并通过生物富集最终影响生态系统的安全。因此,有必要研究作为污染物的NPs和作为环境修复剂的nFe在复杂环境体系中的相关迁移行为和潜在机制。由于土壤环境中含有微生物、粘土矿物和磷酸盐等复合影响因素,NPs和nFe在复杂土壤基质中的迁移性还不了解。本论文以大肠杆菌和磷酸盐为主要环境影响因子,研究其对纳米塑料颗粒和纳米铁颗粒在多孔介质中迁移与滞留行为的影响。通过迁移柱实验、Zeta电位和水力学半径的测量、吸附动力学和吸附平衡实验等探究纳米塑料颗粒和纳米铁颗粒的迁移机制。采用两点动力学模拟两种环境纳米颗粒在不同体系中的穿透曲线,进一步解释其迁移行为。最后,通过研究nFe颗粒与重金属铬共迁移,揭示纳米铁修复Cr(VI)的机理并为实际工程应用提供理论指导。通过实验得到的结论如下:(1)探究土壤或水环境中大肠杆菌和磷酸盐对两种尺寸的NPs迁移行为的影响。通过临界凝聚浓度实验探究NPs颗粒的稳定性,结果表明,20 nm相对于80nm的NPs具有更好的稳定性。由于NPs对磷酸盐没有吸附作用,磷酸盐存在时会增强溶液中的离子强度,使NPs更易发生团聚,从而抑制NPs的迁移;当单独大肠杆菌存在时,NPs颗粒由于吸附大肠杆菌因此携带更多的负电荷,且大肠杆菌会沉积在石英砂表面占据石英砂的吸附位点,因此使得NPs的迁移性增加。在200 m M Na Cl溶液中,当大肠杆菌与磷酸盐共同存在时,由于大肠杆菌吸附磷酸盐,80 nm的NPs迁移率与单独大肠杆菌存在时的迁移率一致;而20 nm占据大肠杆菌吸附位点,磷酸盐不被大肠杆菌吸附因而增加了溶液的离子强度,NPs的迁移率降低。在1 m M CaCl2浓度中,由于20 nm和80 nm对大肠杆菌团聚性的不同,造成大肠杆菌对磷酸盐的吸附量也不同,大肠杆菌和磷酸盐共同存在时对20 nm的NPs迁移抑制作用更显著。两点动力学模型则为NPs迁移曲线提供了很好的解释。(2)研究大肠杆菌和磷酸盐存在对nFe颗粒在不同环境体系下迁移行为的影响。迁移实验发现nFe颗粒的迁移率随着离子浓度的增加而减少,且在相同离子浓度条件下,nFe颗粒在pH 8.0时迁移性更好,这与碱性条件下胶体颗粒表面由于压缩双电层的作用而携带更多负电荷有关。大肠杆菌在不同pH条件下对nFe颗粒迁移的影响不同,在pH 6.0时,大肠杆菌使nFe颗粒表面携带更多负电荷因此促进迁移,而在pH8.0时,nFe颗粒与大肠杆菌相互团聚成较大的团聚体,堵塞住石英砂孔隙造成nFe颗粒迁移率的降低。同样磷酸盐在pH 6.0时促进了nFe的迁移而在pH 8.0时抑制了nFe的迁移,这与nFe颗粒在不同pH条件下对磷酸盐的吸附不同所造成的。且nFe颗粒、大肠杆菌和磷酸盐三者之间存在竞争吸附的关系,当大肠杆菌和磷酸盐同时存在时,在pH 6.0条件下,nFe颗粒吸附磷酸盐,促使更多nFe颗粒迁移出石英砂柱;而在pH8.0条件下,大肠杆菌优先吸附磷酸盐,使大肠杆菌不易沉积在石英砂上,导致更多的nFe颗粒滞留在石英砂上,造成nFe颗粒出流降低。(3)选用大肠杆菌和磷酸盐作为影响因子,研究nFe与铬共迁移的影响机制。通过探究在不同pH条件下nFe与Cr(VI)的共迁移行为,从而研究nFe修复重金属后稳定性。发现在酸性环境中(pH 2.2),nFe去除Cr(VI)的效率显著大于在中性条件(pH 6.0)下。在酸性条件下,大肠杆菌由于与nFe颗粒发生团聚,抑制了nFe的迁移,并降低了nFe对Cr(VI)的还原。而在中性条件下,大肠杆菌虽然同样抑制了nFe迁移,但由于大肠杆菌对Cr(VI)的吸附作用,略微促进整个体系下对Cr(VI)的去除。磷酸盐存在同样抑制了nFe颗粒的迁移,且促进了nFe颗粒对Cr(VI)的还原作用。当大肠杆菌与磷酸盐同时存在时,nFe的迁移仍然受到抑制。进一步研究了在不同体系下nFe颗粒与Cr(Ⅲ)共迁移的影响机制。发现大肠杆菌与磷酸盐共存时皆抑制nFe的迁移,且单独大肠杆菌存在时同样抑制Cr(Ⅲ)的迁移,而磷酸盐存在时,由于其与Cr(Ⅲ)发生竞争吸附,导致Cr(Ⅲ)没有被nFe颗粒吸附,因此以离子态的形式迁移出柱,进而促进了Cr(Ⅲ)的迁移性。