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胶体-胶体和胶体-界面相互作用是水环境和工程水体中胶体物质重要的行为过程，对于评价胶体在工程水体中的应用及其与相关污染物在水环境中的迁移和归趋具有至关重要的作用。本文以胶体-界面相互作用为基础，研究了微生物胶体的粘附行为、纳米颗粒的环境行为以及纳米颗粒与微生物间相互作用。首先，以活性污泥微生物为对象，研究筛选的活性污泥颗粒在模型生物载体上的初期粘附过程并探究污水环境条件和微生物胞外聚合物(EPS)的影响机制。结果表明，载体的表面电荷、疏水性影响沉积速率和粘弹性性能。在疏水表面，由于阳离子物质强烈的“疏水效应”可能引起水从颗粒界面间的释放和沉积层的再生，而多糖的加入作用相反。与TB-EPS相比，LB-EPS更有利于微生物附着，但是它促进了疏水表面较软沉积层的形成。
其次，选择黑炭纳米颗粒，探究其在水环境中的团聚、沉积和释放行为，并探讨纳米黑炭与典型环境污染物如重金属和纳米塑料的共迁移行为。结果发现，低离子强度下，纳米黑炭呈现一个伸展的构象，由于空间位阻的存在不利于在界面上的沉积。离子强度一定程度的增加压缩了纳米黑炭的结构，有利于纳米黑炭的沉积。二价重金属由于强的络合作用和阳离子-π相互作用显著脱稳DBC，并且脱稳能力与金属阳离子的电负性相关。重金属的存在促进DBC在二氧化硅表面的沉积，其特征是在开始的快速阶段形成相对坚硬的层，在随后的缓慢阶段形成相对膨胀的层。
最后，以常见的纳米颗粒Ag和ZnO，活性污泥微生物为对象研究它们之间的界面相互作用，重点研究EPS对活性污泥吸附纳米Ag的作用和贡献，和ZnO的环境老化以及EPS对于ZnO纳米颗粒与微生物界面作用的影响。结果发现，纳米Ag的吸附过程符合伪二级反应动力学模型和Freundrech吸附等温线模型。纳米Ag表面特性决定它的吸附能力强弱：0-Ag＞CIT-Ag＞PVP-Ag。大约有26-41.2%的纳米Ag分布在EPS中，大部分都进入内层细胞。随着纳米Ag初始浓度的增加，EPS对纳米Ag的去除贡献也在减小。微生物表面EPS的存在对ZnO界面作用无明显影响。而污水中游离的EPS增加了空间位阻从而抑制了纳米ZnO的沉积。
其次，选择黑炭纳米颗粒，探究其在水环境中的团聚、沉积和释放行为，并探讨纳米黑炭与典型环境污染物如重金属和纳米塑料的共迁移行为。结果发现，低离子强度下，纳米黑炭呈现一个伸展的构象，由于空间位阻的存在不利于在界面上的沉积。离子强度一定程度的增加压缩了纳米黑炭的结构，有利于纳米黑炭的沉积。二价重金属由于强的络合作用和阳离子-π相互作用显著脱稳DBC，并且脱稳能力与金属阳离子的电负性相关。重金属的存在促进DBC在二氧化硅表面的沉积，其特征是在开始的快速阶段形成相对坚硬的层，在随后的缓慢阶段形成相对膨胀的层。
最后，以常见的纳米颗粒Ag和ZnO，活性污泥微生物为对象研究它们之间的界面相互作用，重点研究EPS对活性污泥吸附纳米Ag的作用和贡献，和ZnO的环境老化以及EPS对于ZnO纳米颗粒与微生物界面作用的影响。结果发现，纳米Ag的吸附过程符合伪二级反应动力学模型和Freundrech吸附等温线模型。纳米Ag表面特性决定它的吸附能力强弱：0-Ag＞CIT-Ag＞PVP-Ag。大约有26-41.2%的纳米Ag分布在EPS中，大部分都进入内层细胞。随着纳米Ag初始浓度的增加，EPS对纳米Ag的去除贡献也在减小。微生物表面EPS的存在对ZnO界面作用无明显影响。而污水中游离的EPS增加了空间位阻从而抑制了纳米ZnO的沉积。