محطات الترشيح والتنقية المستخدمة لتوفير مياه الشرب النظيفة في كثير من الحالات لها نجاح محدود بسبب عدم كفاءة المواد الفعالة. كنتيجة لكبر مساحة سطحها المحدد، تكون الجسيمات النانوية أكثر نشاطا بشكل ملحوظ من الجسيمات الأكبر من نفس المادة. تم استغلال هذه الخاصية في استخدام جزيئات أكسيد الحديد النانوية لإزالة الزرنيخ من المياه الجوفية الجسيمات النانوية لأكسيد الحديد قادرة على ربط الزرنيخ بشكل لا رجعة فيه بخمسة إلى عشر مرات بشكل أكثر فاعلية من الجسيمات ذات الحجم الميكروني، وبسبب خواصها المغناطيسية الفائقة، يمكن فصلها عن الماء النقي عن طريق تطبيق مجال مغناطيسي. يمكن استرداد الجسيمات النانوية بعد ذلك عن طريق إلغاء تنشيط المجال المغناطيسي مع وجود خطر ضئيل من إطلاقها في البيئة أشارت الاختبارات المعملية إلى أنه يمكن إزالة ما يزيد عن 99% من الزرنيخ في عينات المياه باستخدام جزيئات نانوية من أكسيد الحديد بقطر 12 نانومتر وتلعب محفزات أكسيد المعادن دورًا أساسيًا في إنتاج البتروكيماويات، وكذلك في تطبيقات الطاقة وحماية البيئة. يقوم مشروع تنسيق البحث والتطوير لأكاسيد التحفيز النانوية في أوروبا (CONCORDE) بتطوير محفزات أكسيد المعادن ذات البنية النانوية للتطبيقات في معالجة التلوث أو الوقاية منه وللمساهمة في استخدام أكثر كفاءة للطاقة والمواد. تشتمل أنشطة البحث على طرق تحضير متقدمة، وتطوير محفزات جديدة، وكيمياء سطح أكاسيد المعادن، وتحسين أداء المحفز، ودراسات التفاعلات التحفيزية وهندسة المحفزات تشتمل العديد من التطبيقات على محفزات مختلطة تتكون من أكاسيد مختلفة أو معادن نبيلة بحيث يتم تحديد النشاط التحفيزي ليس فقط من خلال الذرات المكونة، ولكن أيضا من خلال الهياكل البلورية أو السطحية المجاورة. لذلك من الضروري التحكم بدقة في توليف المحفزات ذات البنية النانوية وفهم التفاعل الكيميائي للمركز النشط المحفّز وكيف يتأثر ذلك بظروف التفاعل. وتشمل التطبيقات محفزات إزالة أكاسيد النيتروجين لإزالة أكاسيد النيتروجين من الغازات المنبعثة من محطات توليد الطاقة بالوقود الأحفوري والتحفيز الضوئي لثاني أكسيد التيتانيوم لتحلل المركبات العضوية المتطايرة (VOCs). يمكن دمج الجسيمات النانوية في الدهانات والطلاءات لزيادة وظائفها ومتانتها وإنشاء أسطح "ذاتية التنظيف". تم مسح مجال الطلاءات ذاتية التنظيف في مراجعة حديثة تغطي المواد الرئيسية المستخدمة في التطبيقات التجارية وتلخص أنشطة البحث الحالية تم استخدام الطلاءات الكارهة للماء لتصنيع الأسطح الطاردة للسائل، وأصبحت الزجاجات ذاتية التنظيف متاحة مؤخرًا والتي تستغل تأثير التحفيز الضوئي لطبقة رقيقة من TiO2 المترسبة على السطح. يدرس مشروع تطبيقات الأغطية المبتكرة الضوئية لتقييم إزالة التلوث (PICADA) تطبيق جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية للاستخدام في الطلاءات المعمارية مع خصائص إزالة التلوث وإزالة التلوث. ثاني أكسيد التيتانيوم هو عامل مؤكسد قوي عند تعرضه للأشعة فوق البنفسجية وهو قادر على تكسير المركبات العضوية المتطايرة وأكاسيد النيتروز والملوثات الأخرى إلى أنواع أقل ضررًا يولد التشعيع بفوتونات الطاقة 43.2 فولتا أزواجا من الإلكترونات وأزواجا من الثقوب تسبب تفاعلات الأكسدة والاختزال مع جزيئات الأكسجين والماء، وتشكل جذورًا حرة مؤكسدة تتفاعل مع المركبات الممتصة على السطح، مما يؤدي إلى تدهورها الحاجة إلى تطوير فهم أفضل للآثار قصيرة وطويلة المدى لتكنولوجيا النانو على الصحة والبيئة. هناك مشروعان أوروبيان متكاملان يعالجان هذه القضية. الهدف من مشروع تحسين فهم تأثير الجسيمات النانوية على صحة الإنسان والبيئة (IMPART) هو تعزيز التواصل فيما يتعلق بالآثار الصحية والبيئية المحتملة للجسيمات النانوية على المستوى الإقليمي والوطني والدولي من أجل الحد من ازدواجية الجهود تجمع الخبرات وتسهيلها تعاون. يركز الدعم الاستقصائي لتوضيح التأثير السمي للجسيمات النانوية على صحة الإنسان والبيئة (NANOTOX) على الطرق المحتملة للتشتت والتلوث بواسطة الجسيمات النانوية مصدر القلق الرئيسي هو أن الجسيمات النانوية قد لا يمكن اكتشافها بعد إطلاقها في البيئة، مما يخلق صعوبات في المعالجة. يجري حاليا تطوير مجموعة شاملة من الإرشادات والتوصيات لاستخدامها من قبل المشرعين والمنظمين وصانعي السياسات الأوروبيين من أجل إنتاجها واستخدامها بشكل آمن وهناك أربع فئات متميزة من الجسيمات النانوية التي يمكن أن يتعرض لها البشر الاحتراق المشتقات الجسيمات النانوية المصنعة بالجملة؛ جسيمات نانوية هندسية مجانية؛ الجسيمات النانوية التي تدار طبيا من المعروف أن المستويات المرتفعة من PM10 ترتبط بزيادة الأمراض والوفيات بسبب أمراض الجهاز التنفسي والقلب والأوعية الدموية وقد ثبت أن استنشاق الجسيمات في هذا النطاق الحجمي يسبب التهاب الرئتين والخلل البطانية. كل من مساحة السطح والطبيعة الكيميائية للجسيمات لها تأثير كبير على النتائج الفسيولوجية. هناك أيضا أدلة متزايدة على أن الجسيمات النانوية المستنشقة، نتيجة لصغر حجمها قادرة على اختراق ظهارة الرئة، مما يسمح بالانتقال إلى الكبد والطحال والدماغ والأعضاء الأخرى. تعد كيمياء سطح الجسيمات النانوية محددًا رئيسيًا لخصائصها السامة. في حين أن جسيمات C60 الفوليرين سامة للخلايا، على سبيل المثال، وجد أن الشكل الهيدروكسيل ₂₄ (OH) C60 ذو سمية منخفضة لخطوط الخلايا  المستزرعة، مثل الأنابيب النانوية الكربونية الوظيفية أحادية الجدار على الرغم من أنه يمكن اعتبار الركام عمومًا أقل خطورة من الجسيمات النانوية الفردية، إلا أن التفكك يميل إلى الحدوث بعد الاستنشاق عند التلامس مع المواد الخافضة للتوتر السطحي موجودة على بطانة الرئة. يجب أن يأخذ تقييم مخاطر الجسيمات النانوية في الاعتبار المخاطر السمية، واحتمال التعرض، والمصير البيني والبيولوجي، والنقل والمثابرة، والتحول إلى المنتج النهائي وإعادة التدوير تتمثل إحدى طرق تقليل احتمالية التعرض في تغليف المواد النانوية داخل حاجز خامل )على سبيل المثال، يمكن استخدام السيليكون لتغطية النقاط الكمومية) وهناك طريقة أخرى تتمثل في إنشاء هياكل نانوية غير متحركة على سطح له نشاط مماثل للجسيمات النانوية الحرة دون المخاطر الكامنة في التشتت يقوم مشروع الإنتاج والاستخدام الآمن للمواد النانوية (NANOSAFE2) بتطوير والتحقق من تقييم المخاطر واستراتيجية إدارة المخاطر، بما في ذلك طرق الكشف والتتبع والتوصيف، من أجل الإنتاج الصناعي الآمن للجسيمات النانوية يأخذ هذا في الاعتبار دورة الحياة بأكملها بما في ذلك الإنتاج والتخزين والنقل والتحول إلى المنتج النهائي، وكذلك أثناء الاستخدام والتخلص النهائي في نهاية عمر المنتج. تتم دراسة الحلول التكنولوجية المتقدمة لتصميم معدات إنتاج آمنة وأنظمة المناولة والحبس وأجهزة الحماية الفردية والمرشحات للحد من التعرض للجسيمات النانوية وإطلاقها في البيئة.