天然有机质对多孔介质中纳米颗粒-重金属协同迁移行为的影响研究

项目名称： 天然有机质对多孔介质中纳米颗粒-重金属协同迁移行为的影响研究

项目编号： No.41201512

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 地理学

项目作者： 胡俊栋

作者单位： 国家地质实验测试中心

项目金额： 23万元

中文摘要： 选取四氧化三铁纳米颗粒、铅离子和天然有机质胡敏酸作为研究目标物，通过实验室模拟操作，进行一系列纳米颗粒-重金属界面吸附过程和多孔介质中纳米颗粒-重金属协同迁移过程考察，探讨天然有机质胡敏酸不同存在条件的影响作用。开展吸附解吸和迁移持留过程的热力学、动力学定量解析，采用多种模型方程对实验数据进行描述和对比解释，系统分析溶解性有机质作用下的四氧化三铁纳米颗粒与铅离子在饱和多孔介质中的吸附、迁移和固定持留行为特征，定量说明纳米颗粒、重金属离子、有机质三因子在土壤介质中的相互作用影响和竞争吸附可能。将热力学动力学过程参数与界面赋存状态表征证据相结合，尝试揭示铅离子在四氧化三铁纳米颗粒表面的吸附机制以及四氧化三铁纳米颗粒-铅离子结合态在多孔介质中的迁移固定机制。合理评价实际土壤环境中纳米颗粒对重金属的可迁移性及生物可利用性的影响作用，为日后工程纳米环境效应评估和重金属纳米技术修复提供重要的科学依据。

中文关键词： 四氧化三铁；纳米颗粒；重金属；有机质；表征

英文摘要： Upon the wide presence of nanoparticles and heavy metals in the environment especially in the porous media like soil, their fate and transport behaviors and hence the environmental impacts will greatly depend on how they interact with each other and how they move through the porous media with the impacts of natural organic matter. In this study, magnetite engineered nanoparticles (MENPs), lead ion (Pb) and humic acid (HA) are selected as the model subjects to represent three categories of reactive iron oxide nanoparticles, toxic heavy metal ions and natural organic matter respectively. We will carry out a series of adsorption-desorption batch experiments and MENPs-Pb co-transport experiments in porous media to systematically examine and discuss the effect of HA on these two important processes. Both thermodynamics and kinetics models are going to be applied to describe the interfacial reaction and transport/retention data obtained from the experiments. The parameters are to be well compared and interpreted in order to gain a complete picture of the effects of HA on both MENPs-Pb interaction and MENPs-Pb co-behaviors in artificial soil. Combine the kinetic parameters with the surface status characterization, we may reveal the mechanisms of Pb ions adsorbing onto the MENPs surface and the MENPs immobilizing Pb ion

英文关键词： magnetite；nanoparticles；heavy metal；organism matter；charaterization