微納米氣泡特性及在土壤環(huán)境改善中的應(yīng)用

黃青，劉愛(ài)榮，張立娟

1.污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院

2.中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院上海光源科學(xué)中心

3.中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所

氣泡在自然界中普遍存在，人們對(duì)氣泡的普遍認(rèn)知都是肉眼可見(jiàn)的廣義上的大氣泡，如啤酒花、碳酸飲料、肥皂泡等，這些氣泡由于內(nèi)部壓強(qiáng)大極易破裂消失。這也啟發(fā)著人們對(duì)更細(xì)微氣泡的探究，但這條路漫長(zhǎng)而曲折。1981年，Johnson等[1]提出了可能存在體相納米氣泡（bulk nanobubbles）。1994年P(guān)arker等[2]在研究2個(gè)疏水表面相互靠近時(shí)出現(xiàn)的神秘疏水長(zhǎng)程引力的時(shí)候，提出了界面納米氣泡的概念，但其對(duì)于納米氣泡可以長(zhǎng)期穩(wěn)定存在的說(shuō)法卻一度不被業(yè)界認(rèn)可。直到2000年初，Lou等[3]和Ishida等[4]在原子力顯微鏡下分別觀察到了云母和硅片表面的納米氣泡，納米氣泡才逐漸被學(xué)者認(rèn)可并成為研究的熱點(diǎn)。而納米氣泡的存在，就一定伴隨著微米氣泡及亞微米氣泡的產(chǎn)生，人們通常將這一技術(shù)統(tǒng)稱(chēng)為微納米氣泡技術(shù)。微納米氣泡包括微米氣泡（microbubble，10～100 μm），亞微米氣泡（1～10 μm）和納米氣泡（nanobubble，小于 1 μm）[5]。因其比表面積大且有一定上浮力，一般在浮選和氣浮方面應(yīng)用廣泛。經(jīng)過(guò)20多年的不斷探究，大量試驗(yàn)證據(jù)表明納米氣泡可以長(zhǎng)期穩(wěn)定存在[6-8]。發(fā)揮微米氣泡和納米氣泡優(yōu)勢(shì)的微納米氣泡技術(shù)對(duì)于環(huán)境改善的研究也隨之興起。隨后，微納米氣泡技術(shù)的應(yīng)用不斷發(fā)展，在水處理[9-12]、水產(chǎn)養(yǎng)殖[13]、農(nóng)業(yè)種植[14-16]等領(lǐng)域的應(yīng)用尤為突出。

土壤是環(huán)境的重要組成部分，土壤受到污染后，污染物會(huì)使土壤的理化性質(zhì)發(fā)生改變，進(jìn)而影響植物的生長(zhǎng)，污染農(nóng)作物，并通過(guò)食物鏈危害人體健康[17-20]。……