مروری بر کاربردهای نانومواد در رفع آلودگی خاک

آلودگی خاک به‌عنوان یکی از مهم‌ترین چالش‌های زیست‌محیطی قرن حاضر، تهدیدی جدی برای امنیت غذایی، سلامت انسان و اکوسیستم‌های طبیعی به شمار می‌رود. در سال‌های اخیر، نانومواد به‌دلیل نسبت سطح به حجم بسیار بالا، واکنش‌پذیری فوق‌العاده و قابلیت اصلاح‌پذیری، به‌عنوان یکی از نویدبخش‌ترین ابزارها برای پالایش خاک آلوده مطرح شده‌اند. این مقاله مروری به بررسی جامع کاربردهای نانومواد در رفع آلودگی خاک می‌پردازد و انواع نانومواد پرکاربرد شامل نانوآهن صفرظرفیتی (nzvi) و مشتقات اصلاح‌شده آن (s-nzvi، bimetallic nzvi)، نانومواد کربنی (نانوتیوب کربنی، گرافن و بیوچار نانوساختار)، نانواکسیدهای فلزی (tio₂، fe₃o₄، ceo₂) و نانوکامپوزیت‌های هیبریدی را معرفی می‌کند. مکانیسم‌های اصلی حذف آلاینده‌ها نظیر جذب سطحی، احیای شیمیایی، اکسیداسیون پیشرفته، فتوکاتالیز و تثبیت/عدم تحرک‌سازی مورد بحث قرار گرفته و کارایی آن‌ها در حذف فلزات سنگین، هیدروکربن‌های نفتی، آفت‌کش‌ها، ترکیبات کلرینه و آلاینده‌های نوظهور (pfas و داروها) بررسی شده است. همچنین جدیدترین پیشرفت‌های سال‌های 2023–2025 از جمله نانوآهن سولفیده‌شده با کارایی 10 تا 100 برابر بالاتر، نانوبیوچار، نانومواد مغناطیسی قابل بازیافت و نانومواد سبز سنتز شده با عصاره گیاهی تشریح شده‌اند. در نهایت، مزایا، محدودیت‌ها، اثرات اکوتوکسیکولوژیکی و چالش‌های کاربرد میدانی نانومواد تحلیل شده و چشم‌انداز آینده این فناوری در راستای کشاورزی پایدار و پالایش سبز خاک ارائه گردیده است.

a review on the applications of nanomaterials in soil remediation.

soil contamination, as one of the most critical environmental challenges of the 21st century, poses a serious threat to food security, human health, and natural ecosystems. in recent years, nanomaterials—due to their exceptionally high surface-to-volume ratio, remarkable reactivity, and tunable properties—have emerged as one of the most promising tools for the remediation of contaminated soils. this review article provides a comprehensive examination of the applications of nanomaterials in soil decontamination and introduces commonly used nanomaterials, including zero-valent iron nanoparticles (nzvi) and their modified derivatives (s-nzvi, bimetallic nzvi), carbon-based nanomaterials (carbon nanotubes, graphene, and nanoscale biochar), metal oxide nanoparticles (tio₂, fe₃o₄, ceo₂), and hybrid nanocomposites. the main mechanisms involved in pollutant removal—such as adsorption, chemical reduction, advanced oxidation, photocatalysis, and stabilization/immobilization—are discussed, and their effectiveness in removing heavy metals, petroleum hydrocarbons, pesticides, chlorinated compounds, and emerging contaminants (pfas and pharmaceuticals) is evaluated. additionally, the latest advancements from 2023 to 2025, including sulfided nano-iron with 10–100 times higher efficiency, nanobiochar, recyclable magnetic nanomaterials, and green nanomaterials synthesized using plant extracts, are described. finally, the advantages, limitations, ecotoxicological impacts, and field-scale challenges of using nanomaterials are analyzed, and the future outlook of this technology for sustainable agriculture and green soil remediation is presented.