摘要： 承接上篇对新型纳米材料在水体污染治理应用的探讨，本文聚焦于其在空气污染与土壤污染治理中的卓越表现。详细阐述了多种新型纳米材料如二氧化钛纳米管阵列、石墨烯基复合材料等在去除空气有害气体与颗粒物方面的显著成效，以及纳米零价铁在修复土壤污染中的独特作用。综合论述新型纳米材料在环境污染治理全方位的应用潜力与广阔前景，为推动环境科学技术进步与可持续生态环境构建提供全面的理论依据与实践参考。

关键词：新型纳米材料；空气污染治理；土壤污染修复；环境应用；可持续发展

一、引言

在上篇文章中，我们深入探究了新型纳米材料在水体污染治理领域所展现出的强大应用潜力，见证了其在重金属离子去除和有机污染物降解方面的卓越成效。然而，环境污染问题是一个复杂的系统性难题，水体污染仅仅是其中的一个重要方面。在本篇文章中，我们将把目光聚焦于新型纳米材料在空气污染治理和土壤污染修复中的应用，全面揭示其在整个环境污染治理领域的全方位价值与广阔前景，进一步彰显其作为环境污染治理创新先锋的重要地位。

二、新型纳米材料在空气污染治理中的应用

（一）有害气体去除

二氧化钛纳米管阵列

二氧化钛纳米管阵列在空气污染治理领域的表现令人瞩目。通过精心设计和制备纳米管阵列结构，其比表面积得到了极大的提升，为气体分子与材料表面的接触提供了更为广阔的空间。在光催化降解有害气体的过程中，这种结构优势得以充分发挥。例如，在对甲醛、汽车尾气中的氮氧化物和一氧化碳等有害气体的降解实验中发现，当二氧化钛纳米管阵列处于特定的光强环境（如 [X] mW/cm²）下，配合适宜的催化剂用量（如 [X] g/L）以及合理的有害气体初始浓度（如甲醛 [X] ppm、汽车尾气中各有害气体相应浓度），经过一定时长（如 [X] 小时）的反应处理，甲醛的降解率能够达到较高水平（如 [X]% 左右），汽车尾气中的有害气体浓度也能显著降低。这一过程主要依赖于二氧化钛纳米管阵列在紫外光激发下产生的光生电子 - 空穴对，这些活性物种与有害气体分子发生一系列复杂而高效的氧化还原反应，逐步将有害气体分子分解为无害的物质，如将甲醛分解为二氧化碳和水，将氮氧化物还原为氮气等，从而有效净化空气，缓解雾霾等大气污染问题，为改善空气质量提供了一种极具潜力的技术手段。

石墨烯基复合材料

石墨烯基复合材料在空气有害气体治理方面同样展现出独特的优势。以其对甲醛气体的处理为例，石墨烯的高比表面积为甲醛分子提供了丰富的吸附位点，使其能够迅速捕捉空气中的甲醛分子。同时，复合材料中所添加的特定催化剂成分（如金属氧化物等）能够在常温条件下促进甲醛的氧化反应。实验表明，在室温条件下，当石墨烯 - 二氧化锰复合材料以特定的填充量（如 [X] g）填充于空气净化装置中，在一定的空气流速（如 [X] mL/min）下，面对一定初始浓度（如 [X] ppm）的甲醛气体，经过持续 [X] 小时的处理，甲醛的去除率可稳定维持在 [X]% 左右。这种吸附与催化氧化协同作用的机制使得石墨烯基复合材料在室内空气净化以及低浓度甲醛污染治理方面具有广阔的应用前景，能够有效保障人们呼吸环境的安全与健康。

复合稀土化合物纳米级粉体

复合稀土化合物纳米级粉体在汽车尾气净化领域发挥着关键作用。汽车尾气中含有的一氧化碳和氮氧化物是造成大气污染的重要源头之一。复合稀土化合物纳米级粉体作为优良的催化剂，能够有效催化一氧化碳与氮氧化物之间的反应。在汽车尾气排放系统中，当尾气经过含有复合稀土化合物纳米级粉体的催化转化器时，在特定的温度和气流条件下，一氧化碳与氮氧化物在催化剂的作用下发生化学反应，转化为无害的二氧化碳、氮气等物质。这种高效的催化转化能力使得复合稀土化合物纳米级粉体成为解决汽车尾气污染问题的重要技术支撑，有助于减少汽车尾气对城市空气质量的负面影响，推动汽车行业朝着更加环保的方向发展。

（二）颗粒物净化

拥有二氧化钛纳米管阵列结构的建材在空气颗粒物净化方面展现出卓越的性能。在雾霾天气中，空气中弥漫着大量的细微颗粒物，这些颗粒物不仅影响能见度，更严重危害人体健康。二氧化钛纳米管阵列结构的建材能够通过多种机制吸附和降解这些细微颗粒物。一方面，其表面的纳米管结构能够通过物理吸附作用捕捉颗粒物；另一方面，在光照条件下，二氧化钛纳米管阵列产生的光生电子 - 空穴对能够与颗粒物表面吸附的有机污染物等发生氧化还原反应，使颗粒物的性质发生改变，从而更易于被吸附或沉降。这种集吸附与降解功能于一体的特性使得此类建材在雾霾治理方面具有巨大的应用潜力，能够有效改善局部区域的空气质量，为人们创造更加清新健康的室内外生活环境。

三、新型纳米材料在土壤污染治理中的应用

纳米零价铁在土壤污染修复领域的应用成果显著。以水稻土污染的五氯苯酚修复为例，在实验研究中发现，当向受污染的水稻土中添加适量（如 100mg/kg）的纳米零价铁后，水稻土的生态环境和水稻的生长状况发生了显著的积极变化。水稻产量得到了大幅提高，提高幅度可达 47.1% - 55.0%。这主要是因为纳米零价铁有效地降低了土壤中五氯苯酚的毒性，减少了其对水稻生长的抑制作用。同时，水稻籽粒中五氯苯酚的含量显著降低，降低幅度高达 83.6% - 86.2%，这表明纳米零价铁能够有效阻止五氯苯酚在水稻体内的富集，保障了水稻的品质安全。从土壤中五氯苯酚的去除效果来看，其去除率从原本的 49.9% 大幅提高到 83.9% - 89.0%。进一步研究发现，纳米零价铁诱导的根际铁膜形成在水稻安全生产中具有特殊的作用机制。根际铁膜能够吸附和固定一部分五氯苯酚，减少其向水稻根系的迁移。同时，纳米零价铁与水稻栽培在根际微生物降解五氯苯酚的过程中存在着协同效应。纳米零价铁能够改变根际微生物的群落结构和活性，促进微生物对五氯苯酚的降解能力，从而实现对土壤五氯苯酚污染的高效修复。这一研究成果为土壤污染修复提供了一种创新的、具有广阔应用前景的技术手段，有望在农田土壤修复以及其他类型土壤污染治理中发挥重要作用。