引言
在很多普通读者的印象中，纳米材料属于高科技，此种高新技术虽然广泛应用于社会生活的各个方面，但仍然如旧时的王谢堂前燕，寻常百姓难以窥见其真面目。在中国全面启动的“向污染宣战”的环境大战中，也少不了它的身影，据了解，纳米材料由于其独特的物理化学性质，不仅克服了传统修复技术的不足，而且表现出更高的修复效率。因此,利用纳米材料对污染环境进行修复已成为当今环境领域的研究热点。
我国在环境修复方面，特别是在即将大规模启动的土壤/地下水的修复方面，缺乏大型的、成功的修复案例和经验，在将先进的修复技术从研发到运用方面还有很长的路要走。本刊编辑对话中国科学院烟台海岸带研究所袁国栋研究员，揭开纳米材料应用于环境修复的神秘面纱，展望这种材料在修复领域的运用前景。
纳米材料、C3反应 巨大比表面积助力环境修复
土壤纳米颗粒泥浆(上)用于去除日本水塘里的磷(下图)
记者：您一直致力于研究C3相互反应以及环境修复纳米材料的应用，请您先介绍一下纳米材料运用于环境修复的理论基础?
袁国栋老师：环境污染主要是由于人类不合理的生产活动和消费方式造成的。例如，不计全民健康代价的金属矿产开采造成的重金属污染，煤、油、气等化石燃料的过量使用带来的复合污染，化工、农药等行业导致的点源和面源污染。在工业革命甚至二战以前，污染物的排放量比较小，自然界的C3反应(clay-carbon-contaminant interactions)能够充分地吸附、固定、转化污染物，有效地降低它们对人体健康的危害。
粘土矿物、有机质(简称碳)及其相互反应形成的复合体由于颗粒小(在微米甚至纳米范围)，有巨大的比表面积。例如，蒙脱石和水铝英石的比表面积可达1000平方米/克, 一调羹材料的表面积比一个足球场还要大。同时，粘土矿物、碳及其复合体有比较高的空隙度，带有表面电荷，还有Al-OH、Si-OH、 COOH等表面功能团。
表面积、空隙度、表面电荷、功能团这四个属性决定了粘土矿物-碳复合体的物理和化学活性，是吸附、固定、转化各类污染物以及用于环境修复的理论基础。同样，人工合成的纳米材料也是因为和巨大的表面积和形状相关的光学、电子、催化、磁性特征被用环境修复。例如，零价纳米铁是很好的还原剂，而纳米TiO2在光子作用下产生的价带空穴则是极强的氧化剂，对众多污染物可以说是无坚不摧。