农田土壤中微塑料的源汇现状及生态效应研究进展

全球微塑料(MPs)污染问题已经引起人们的普遍关注,微塑料对土壤生态环境的影响也越来越受到研究者的重视,并成为近年来环境污染的热点研究之一。本文通过总结当前有关农田土壤中微塑料的研究成果,概述了农田土壤中微塑料的来源、赋存特征(类型和丰度)及农田土壤微塑料的迁移规律,综合分析了微塑料对生态系统的影响,尤其是微塑料在植物中的富集及对植物生长发育的影响,详细介绍了微塑料与其他污染物所形成的复合污染对作物所带来的潜在风险。最后就目前农田土壤中微塑料的污染现状,总结了防控微塑料的相关技术措施,并对未来的研究方向做出展望。

微塑料与镉复合污染对玉米幼苗生长及光合作用的影响

为了探究微塑料(Microplastics,MPs)与镉(Cadmium,Cd)复合污染对玉米幼苗光合作用和生长的影响,通过盆栽试验,测定外源添加MPs (0、5、10 g·kg^(-1))和重金属Cd (0、1、5、10、15 mg·kg^(-1))及其复合处理对玉米苗期叶片叶绿素含量、光合速率、气孔导度、胞间CO_(2)浓度、株高、最大根长、叶面积指数、地上生物量、地下生物量及地上/地下生物量比值的影响。结果表明,与对照相比,MPs处理显著降低了叶片胞间CO_(2)浓度、株高、叶面积指数和地上/地下生物量比值,但提高了地下生物量;高浓度Cd (Cd-15)处理显著降低了叶片叶绿素含量、光合速率、胞间CO_(2)浓度、株高、叶面积指数和地上生物量;相较于单一MPs处理,MPs与Cd复合处理显著降低了叶片光合速率、最大根长、地上生物量、地上/地下生物量比值;与Cd单一处理相比,MPs与Cd复合处理显著降低了玉米苗期株高、叶面积指数、地下生物量和地上/地下生物量比值。总体而言,土壤外源MPs对玉米幼苗的地上部生长具有抑制作用,对其根部生长具有促进作用。高浓度Cd处理(15 mg·kg^(-1))对玉米幼苗光合作用、生长均有抑制作用,而低浓度Cd处理(1 mg·kg^(-1))在一定程度上可刺激根的伸长。

胚胎绒毛膜对微塑料颗粒与镉联合作用的影响

利用胚胎发育技术和代谢组学技术,以100nm(n-PS)和70~250μm(μ-PS)两种粒径的聚苯乙烯(Polystyrene,PS)颗粒为研究对象,从微塑料与胚胎绒毛膜相互作用这个角度,探讨了不同粒径微塑料颗粒和镉(Cd)对斑马鱼胚胎发育联合毒性的差异.结果表明,Cd单独暴露、及其与n-PS和μ-PS联合暴露中,胚胎绒毛膜上Cd的蓄积量分别为3.82,13.66,11.35mg/g,而这三个暴露组中Cd在胚胎体内的含量分别为0.24,0.16,0.20mg/g.n-PS更为显著地增加了Cd在胚胎绒毛膜上的蓄积、降低了Cd在胚胎中的含量(P<0.01).但是μ-PS却更大程度地降低了Cd的胚胎发育毒性(P=0.006).代谢组学的数据证实,由于PS颗粒对胚胎绒毛膜堵塞作用,纳米PS颗粒能够促进Cd作用下胚胎的氧化压力和细胞的能量需求.因此,胚胎绒毛膜在微塑料对水生生物早期发育的毒性研究中起着重要作用.本研究能够为微塑料在环境中的生物可利用性和效应研究提供一些新的思考方向.

渗滤液中聚苯乙烯微塑料表面老化行为及抗性基因的富集规律

以聚苯乙烯(PS)微塑料(MPs)为例,分析其在渗滤液中的老化规律以及老化过程对抗性基因(ARGs)的富集效应及富集机制。结果表明,90 d老化后PS微塑料比表面积增大、含氧基团增加。渗滤液中的PS微塑料表面可选择性富集ARGs,并且随着老化时间延长富集程度增加。进一步采用微生物属‒ARGs共相关网络和基因表达等来揭示PS微塑料富集ARGs的机制,证实PS微塑料表面形成的生态位具有更为密切的ARGs‒微生物关联关系,并且参与ARGs调控的基因表达水平较高。

微塑料对土壤持水性的影响

为探究微塑料(MPs)对土壤持水性的影响,向土壤中添加聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)和聚乳酸(PLA),分别研究当土壤MPs含量为0%、0.05%、1%、2%、7%(土壤干重的百分数)时土壤水动力参数的变化。结果表明,添加MPs的土壤最大持水量显著升高(p>0.05),高浓度MPs能使各处理的土壤水分常数有所上升。与空白对照(CK)相比,7%添加量的PP、PS、PVC处理组的土壤最大持水量分别增大2.36个百分点、3.96个百分点、3.29个百分点;土壤毛管持水量分别增大2.35个百分点、3.37个百分点、0.25个百分点;土壤田间持水量分别增大5.74个百分点、6.80个百分点、4.46个百分点。相同浓度下,MPs的种类对土壤水分常数的影响可以忽略不计。

聚苯乙烯微塑料对污水中胞外耐药基因的影响及其机制

微塑料(MPs)和抗生素耐药基因(ARGs)是共存于污水处理厂中的典型新污染物.MPs已被证明能够改变污泥中ARGs的分布模式,但其对污水中胞外ARGs(fe ARGs)的影响及机制仍不清楚.采用荧光定量PCR技术探究了典型MPs(聚苯乙烯PS)暴露60 d后污水中fe ARGs(包括tet C、tet O、sul1和sul2)的动态变化特征及机制.结果表明,四环素类fe ARGs绝对丰度在nm级和mm级PS暴露下分别降低了28.4%~76.0%和35.2%~96.2%,在μm级PS暴露下变化了-55.4%~122.4%.PS对磺胺类sul1的促进效果呈nm级>μm级>mm级趋势,且ρ(PS)为50 mg·L^(-1)对sul1丰度扰动幅度更大.磺胺类sul2的相对丰度在μm级和mm级PS暴露后分别削减了25.4%~42.6%和46.1%~90.3%,在nm级PS暴露后增加了1.9~3.9倍;ρ(PS)为50 mg·L^(-1)对sul2的削减作用高于ρ(PS)为0.5 mg·L^(-1).Pearson相关性分析显示,PS暴露下fe ARGs相对丰度与细胞膜通透性和典型可移动遗传元件(int I1)丰度成正相关,与活性氧水平成负相关.研究结果阐明了PS对污水中fe ARGs的影响及其机制,可为污水中MPs与ARGs复合污染的防治提供科学依据.

聚苯乙烯微塑料联合镉污染对土壤理化性质和生菜(Lactuca sativa)生理生态的影响

土壤中普遍存在微塑料和重金属等复合污染物,二者极难降解且易形成复合污染,改变土壤的理化性质,并影响植物的生长与生理生态特征.为研究土壤微塑料与重金属的复合污染对土壤性质和植物生长的影响,选取粒径3μm的聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)和重金属镉(Cd),设置不同PS-MPs暴露量(0、10、50、100、200和400 mg·kg^(-1))并联合Cd污染(0、1.2和6.0 mg·kg^(-1))条件下,研究土壤的理化性质变化及其对生菜(Lactuca sativa)种子萌发、幼苗生长的影响.结果表明,随着PS-MPs与Cd复合污染强度的增加,土壤有机质(SOM)、有效磷(AP)、碱解氮(AHN)和速效钾(AK)等主要理化因子均显著降低,在PS-MPs暴露量为400 mg·kg^(-1)时降到最低值;同时,PS-MPs联合Cd的污染也会显著降低生菜种子的萌发率,但PS-MPs低暴露量(10 mg·kg^(-1)和50mg·kg^(-1))会减缓Cd(6.0 mg·kg^(-1))污染对生菜种子萌发的抑制作用,而PS-MPs高暴露量(200 mg·kg^(-1)和400 mg·kg^(-1))会加剧Cd(6.0 mg·kg^(-1))对生菜种子的抑制作用.受不同含量Cd污染后,生菜幼苗鲜重、干重和株高等生长指标随PS-MPs暴露量增加均呈先升后降趋势;叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)等指标均呈下降趋势,而丙二醛(MDA)含量总体呈上升趋势.土壤的主要理化指标与生菜幼苗的MDA呈显著负相关,而与幼苗的其它各项指标则呈显著正相关.PS-MPs和重金属Cd复合污染能通过改变土壤理化性质从而影响植物种子萌发及其幼苗生理生态特征,研究结果对于评估土壤-植物系统中微塑料和重金属复合污染的生态效应能提供一定的参考借鉴.

土地利用对洱海罗时江小流域土壤微塑料污染的影响

土壤环境中微塑料污染受到广泛关注,但小流域尺度下不同土地利用方式对微塑料污染影响的认识相对不足.以洱海北部罗时江小流域为研究对象,分析耕地、河岸带、草地和林地土壤中微塑料污染特征,利用聚合物风险指数法评估4种地类土壤的污染风险,探讨土地利用对土壤微塑料污染的影响.结果表明:①罗时江小流域土壤微塑料丰度在220~1900 n·kg^(−1)之间,平均丰度为(711±55)n·kg^(−1),主要聚合物类型为聚酯(PES,32.52%)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET,21.95%),粒径集中于0.5~2 mm(61.89%),超过75%的微塑料为纤维状,颜色以透明为主(58.50%).②小流域土地利用方式决定土壤微塑料的丰度和污染特征,人类活动强度更大的耕地[(885±95)n·kg^(−1)]和河岸带[(837±155)n·kg^(−1)]土壤微塑料丰度显著高于林地[(491±53)n·kg^(−1)](P<0.05),薄膜和碎片状微塑料主要赋存于耕地土壤,微塑料聚合物类型和颜色种类也以耕地土壤最为丰富.③耕地土壤微塑料风险指数等级(Ⅲ级)高于其余3种地类(Ⅰ级).研究表明,小流域内人类活动强度越大的土地利用方式,其土壤微塑料赋存特征越复杂,聚合物类型更丰富,潜在污染风险越高,应加强对耕地土壤微塑料污染的管控.

聚丙烯微塑料对超滤膜过滤腐殖酸的影响

随着水环境中微塑料(MPs)的不断检出,以地表水为水源的饮用水处理技术面临新的挑战.当前,超滤(UF)作为净水厂常规处理的替代工艺获得了广泛应用,MPs的存在势必对超滤过程产生影响,而相关研究则鲜有报道.为深入了解MPs对超滤膜过滤天然有机物的影响,开展了老化前后聚丙烯(PP)MPs对超滤膜过滤腐殖酸(HA)过程的影响研究.结果表明,MPs的存在可提高HA的去除率,且老化MPs可进一步促进HA的去除.MPs可导致超滤膜膜比通量下降,但下降的幅度较小,且老化过程对膜比通量的影响更小.pH值对MPs存在下的膜比通量的影响较无MPs工况小,与Na^(+)相比,Ca^(2+)可导致超滤膜过滤MPs+HA过程的膜比通量下降更多,而MPs对超滤膜过滤HA不同亲疏水组分的膜比通量无明显影响.MPs可导致超滤膜过滤HA的膜污染阻力增加,但其值较单独过滤MPs和HA产生的膜污染阻力之和小很多,MPs与HA在膜表面共存时,MPs可吸附HA并与其在超滤膜表面形成架桥作用,使滤饼层结构松散,进而使膜污染阻力增加不多.

微塑料的人体富集及毒性机制研究进展

微塑料(MPs)作为一种新型环境污染物已成为当下的研究热点,有关微塑料的人体健康风险和危害效应机制研究受到了广泛关注.微塑料不断地从环境中迁移并在人体内积累,其对人群暴露的3个主要途径为经口摄入、呼吸吸入和皮肤接触,主要暴露介质为食品、饮用水、灰尘和个人护理品.目前已在人体消化系统、呼吸系统、心血管系统和生殖系统的器官、体液及排泄物中检出微塑料,丰度范围为0~1206.94 n·g^(-1).现有的检测分析技术具有不同的适用范围、优势和不足,针对实验过程中可能污染样品的问题列举了实验室质量保证和质量控制的操作方法.基于动物实验、人体细胞和器官模型的研究阐述了微塑料对人体5大系统造成的潜在健康影响和作用机制,进入人体后,微塑料可能通过诱发细胞毒性、线粒体毒性、DNA损伤和细胞膜损伤等效应过程,进而在人体各系统中引发器官的局部炎症、菌群失调和代谢紊乱等严重后果,来危害各系统及相关器官的正常功能.最后,提出了现有研究中普遍存在的不足,可为未来微/纳米塑料对人体健康影响的研究提供方向.

广东省近岸海域微塑料赋存特征与风险评价

微塑料在海洋环境中广泛存在,成为了一种备受关注的新污染物.为揭示广东省近岸海域表层海水中微塑料的污染特征,自江门至汕头选择了9个海湾(河口),通过现场采样、氧化消解、目视识别和成分鉴定等方法探究微塑料的分布和组成特征,解析其潜在来源,并结合污染负荷指数法和聚合物风险指数法评估其生态风险.结果表明,广东省近岸海域30个表层海水样品中均检出微塑料,微塑料的丰度范围为70~920 n·m^(-3),平均丰度为(295.3±175.3)n·m^(-3).空间分布上,微塑料的最高丰度出现在珠江口,最低丰度出现在神泉湾.组成特征上,微塑料的主要成分为聚丙烯(31.2%)、酚醛树脂(16.0%)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(15.3%)和聚乙烯(10.9%),主要形状、颜色和尺寸类别分别为纤维(57.5%)、透明(72.0%)和0.5~1 mm(32.8%).微塑料的可能来源主要包括水产养殖、渔业捕捞、航海、旅游、市政污水排放和洋流输送.模型评价结果显示,微塑料的污染负荷风险较低,但聚合物风险处于中-高水平.研究结果为广东省塑料污染治理行动方案提供数据基础,并为海洋微塑料污染防治工作提供支撑.

典型城市河网沉积物微塑料时空分布特征

微塑料是近年来广受关注的一类新污染物.淡水系统沉积物作为微塑料重要的汇,能反映出当地微塑料的长期污染水平.为探究典型城市河网沉积物中微塑料的时空分布特征,于2018年12月和2019年6月在望虞河西岸河网区分别采集了17个采样点的沉积物样品,使用体视显微镜和显微傅立叶变换红外光谱仪对微塑料进行形态观察以及成分鉴定.结果表明,微塑料的平均丰度(以dw计)为323.37 n·kg^(-1),形状主要为碎片和纤维,颜色以黑色和蓝色为主,粒径主要分布在50~500μm之间,成分以PET、PE、PVE、PS和PP为主.夏季微塑料的丰度低于冬季,河网区上游地区微塑料的丰度高于中游和下游地区,最高丰度出现在污水处理厂的出水口采样点,沉积物中微塑料的丰度与表层水中微塑料的丰度无显著相关性.应用正定矩阵因子分解(PMF)模型解析微塑料的来源,发现微塑料的主要来源有农用塑料薄膜、生活废水、塑料垃圾以及工业生产.研究可为典型城市河网微塑料污染防控提供支撑.

鄱阳湖候鸟栖息地微塑料表面细菌群落结构特征与生态风险预测

近年来鄱阳湖的微塑料环境污染日益受到关注.选取鄱阳湖白沙湖为研究区,采集白沙湖水体和沉积物以及其中的微塑料样品,通过傅里叶红外光谱确定微塑料的聚合物类型为聚乙烯(PE)、聚酯纤维(PET)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS).并利用16S高通量测序技术分析水体、沉积物中和微塑料表面细菌群落结构组成.微塑料表面细菌的物种丰富度与多样性均低于周围水体和沉积物.NMDS分析结果表明,微塑料表面与周围沉积物、水体中的细菌群落结构差异较大.水体和沉积物中的细菌群落组成与微塑料表面存在差异,门水平上沉积物与沉积物中微塑料表面优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidota),其在微塑料表面相对丰度高于沉积物;水体中微塑料表面变形菌门相对丰度高于水体,而拟杆菌门、放线菌门(Actinobacteriota)的相对丰度明显低于水体.属水平上马赛菌属(Massilia)和假单胞菌属(Pseudomonas)是微塑料表面的优势菌属,相对丰度明显高于周围水体和沉积物.通过BugBase表型预测发现微塑料细菌群落可移动基因元件含量、生物膜形成、潜在致病性及胁迫耐受等表型相对丰度明显高于周围水体和沉积物.结果发现微塑料可能会促使致病菌在内的有害菌的传播,提高细菌群落的潜在致病性,且微塑料表面细菌群落具有更高的可移动基因元件含量表型.通过揭示微塑料污染对微观层面湿地生态的潜在危害,可为维护湿地生态稳定性提供科学参考.

宜昌市东山运河微塑料污染评估及年排放量估算

微塑料作为一种新兴的污染物受到世界的广泛关注.城市是微塑料污染产生的重点区域,而城市水体则是微塑料向其他淡水环境传输的重要载体.以宜昌市城区东山运河为研究对象,于2022年7月和10月分别通过现场采样、显微镜观察和傅里叶红外光谱测定等方法,鉴定和分析了东山运河水体中微塑料的赋存特征和潜在污染来源,并依据风险指数(H)、污染负荷指数(PLI)模型和比例流量法定量评估了水体中微塑料的生态风险和年排放量.结果表明,东山运河表层水中微塑料的平均丰度为(7 295±1 051) n·m^(-3)(7月)和(5 145±762.6) n·m^(-3)(10月);其中,纤维状(27.63%~63.23%)、尺寸<0.5 mm(75.68%~96.2%)和彩色(22.73%~61.83%)的微塑料占据主导地位,材质以PE(30.1%)和PET(26.33%)为主;两种模型的评估结果显示,东山运河生态风险指数属于Ⅲ类,总体污染负荷属于Ⅰ类,部分点位污染负荷达Ⅱ类;通过估算得出东山运河每年向长江输送微塑料约3.37 t.总体而言,宜昌市东山运河微塑料污染程度属于中等,其污染来源可能是洗衣废水、个人护理产品和塑料废弃物等.

不同环境介质轮胎微塑料老化及小粒径微粒释放特征

为了探究轮胎微塑料在不同环境介质中的老化和小粒径微粒释放特征,于实验室条件下模拟了汽车和电动自行车两种不同的轮胎微塑料在干燥和水环境中的老化过程.结果表明,轮胎微塑料经过30 d的紫外光照后会发生一定程度的老化,具体表现为表面变得粗糙,出现裂纹和剥落等现象.通过傅里叶红外光谱得知,其表面羰基指数也有所上升.此外,轮胎微塑料在紫外光照和水力作用的影响下会释放大量的亚微米级小粒子,水环境中的汽车轮胎微塑料在光照条件下第30 d时每mL溶液中释放粒子数量达到了69480万个,其中粒径小于1μm的有69460万个,是黑暗条件下的100倍左右.研究表明,水环境中的轮胎微塑料在光照条件下更易发生老化并释放更多的小粒子,且汽车轮胎微塑料较电动自行车轮胎微塑料释放的小粒子更多,具有潜在的生态环境风险.

水体微塑料丰度与氮代谢功能微生物及基因的响应关系

微塑料(MPs)作为新型污染物对水体的污染影响已成为研究热点.为探究淡水环境中MPs丰度与氮代谢功能之间的响应关系,以乌梁素海为研究对象,借助蔡司显微镜检测水体中MPs丰度,并利用宏基因测序分析水体中氮代谢功能菌群及功能基因的分布特征,使用相关性分析法对MPs丰度与氮代谢功能微生物和氮代谢功能基因之间的作用关系进行探讨分析.结果表明,淡水环境中MPs对优势菌门中蓝细菌门和厚壁菌门的影响更高,MPs的存在会促进其富集和生长;优势菌属中对分枝杆菌属的促进和对Candidatus_Planktophila的抑制更明显,进一步说明在淡水环境中MPs会通过影响微生物群落而影响氮正常代谢,并且碳氮固定和反硝化等途径是MPs影响氮代谢的重要途径.从氮代谢功能基因角度分析,发现MPs丰度对硝化(pmoAamoA、pmoB-amoB、pmoC-amoC)、反硝化(nirK、napA)和异化硝酸盐还原(nrfA)过程中部分功能基因存在显著影响(P <0.05),并且MPs丰度对氮代谢相同途径不同功能基因的影响存在差异性,因此MPs在水环境中的影响非常复杂,对水环境的危害不容忽视.

微塑料对土壤N_(2)O排放及氮素转化的影响研究进展

微塑料(MPs)在土壤环境中的作用和影响逐渐受到关注,但其对土壤氮素循环及其影响机制并不明确.氧化亚氮(N2O)是农田土壤氮素循环中重要的温室气体之一,其主要来源于微生物参与的氮转化过程.微塑料对土壤氮转化过程及相关功能酶和基因都能够产生影响,其在土壤中不断富集可能造成土壤N_(2)O排放规律的改变.由于微塑料自身的复杂性以及不同试验在时空上的变异,导致微塑料对土壤氮素转化和N_(2)O排放产生不同了影响,增大了对土壤N_(2)O排放和土壤氮素转化的评估难度.目前,微塑料在土壤N_(2)O排放、氮素含量、相关功能酶活性和功能基因丰度的研究上未得出统一的结论,缺少在更广的尺度(如盆栽尺度)、更多元的角度(如反硝化过程、DNRA过程等)和更先进的手段上(如同位素技术)探究其影响机制的研究.因此,通过归纳微塑料对土壤氮循环影响的不同观点,能更全面地认识微塑料对土壤氮循环存在的影响,可为气候变化条件下土壤微塑料富集对土壤氮素循环过程以及N_(2)O排放规律的影响提供一定的理论基础.

低密度聚乙烯微塑料对土壤中含氧多环芳烃自然衰减的影响

农田土壤中微塑料的不断积累可能会影响含氧多环芳烃(OPAHs)的自然衰减行为.通过土壤微宇宙实验,研究了质量分数为1%和0.01%低密度聚乙烯微塑料(LDPE)对土壤中OPAHs自然衰减的影响,并探究了细菌群落响应与OPAHs自然衰减的关联.土壤中初始ω(OPAHs)为34.6 mg·kg^(-1),培养14 d时LDPE抑制了土壤中OPAHs的自然衰减,LDPE处理组ω(OPAHs)较对照组高出0.9~1.6 mg·kg^(-1),抑制程度随LDPE质量分数增大而增大;28 d时3个处理组间土壤中OPAHs含量无显著差异,LDPE抑制效应消失.LDPE处理未改变OPAHs污染土壤中群落优势物种组成,但影响了部分优势物种相对丰度;使门水平上变形菌门和放线菌门等相对丰度增加;使属水平上芽孢杆菌属相对丰度下降,而小单孢菌属、鞘氨醇单胞菌属和硝化螺旋菌属相对丰度增加(为LDPE及内源物的潜在降解菌),这4个菌属均是属水平上主导组间群落差异的主要物种.LDPE使细菌群落的α和β多样性发生了变化,但差异不显著.LDPE影响了细菌群落的功能,降低了多环芳烃降解基因的总丰度及部分降解酶丰度,抑制了多环芳烃降解菌的生长,进而干预了OPAHs自然衰减.

3种微塑料与头孢拉定吸附作用的理论研究

微塑料(microplastics,MPs)和抗生素是海洋环境中的两类污染物,微塑料吸附水体中的抗生素后可作为其迁移的载体,对海洋环境及海洋生物产生更大的危害。不同微塑料对抗生素不仅相互吸附作用存在差异,而且吸附能力和机理均尚未取得深入明确的结论。本研究以聚乙烯(polyethylene,PE)、聚丙烯(polypropylene,PP)、聚酰胺(polyamide,PA)、紫外线老化聚酰胺(PA^(UV))以及紫外线和H_(2)O_(2)共同老化聚酰胺(PA^(UV)+H)为对象,通过密度泛函方法(DFT)的计算探究其对头孢拉定(cefradine,CE)的吸附能力和吸附稳定性。结果表明:CE在PE、PP、PA、PA^(UV)和PA^(UV+H)上的吸附属于物理吸附,其中PA、PA^(UV)和PA^(UV+H)的吸附稳定性强于PE和PP。静电作用在这3种PAs与CE之间的吸附机理方面发挥了重要的作用,使得它们对CE的吸附更加稳定。另外,根据热力学性质的计算结果表明,在T=273~311 K、P=1~1000 atm条件下所有MPs对CE的吸附都是一个自发的放热过程。

光老化对不同粒径聚苯乙烯微塑料吸附Cu(Ⅱ)的影响

为评估老化作用和粒径等因素对微塑料(MPs)吸附重金属的影响,对紫外光老化作用下3种不同粒径聚苯乙烯(PS:1、50和100μm)吸附Cu(Ⅱ)的行为进行了系统研究.结果表明,紫外光老化显著改变了PS的表面形貌和理化性质,1μm粒径PS的老化程度最强. PS对Cu(Ⅱ)的吸附动力学符合伪二阶动力学模型,而Freundlich模型更好地拟合了PS对Cu(Ⅱ)的等温吸附实验数据,表明PS对Cu(Ⅱ)的吸附过程发生在其非均匀表面,吸附行为为多层吸附;Freundlich模型参数n值均小于1,表明PS对Cu(Ⅱ)的吸附行为为强度较高的物理吸附;不同粒径PS对Cu(Ⅱ)的理论最大吸附量依次为:1μm> 50μm> 100μm,说明粒径是影响PS吸附污染物的重要因素,而老化作用增强了同一粒径PS对Cu(Ⅱ)的吸附能力.对不同环境条件下PS吸附Cu(Ⅱ)的研究结果表明,PS对Cu(Ⅱ)的吸附能力随环境pH升高而增强,而盐度升高则产生相反的效果,表面络合和电性吸附是PS吸附Cu(Ⅱ)的主要机制.研究可为全面了解环境中MPs对重金属的吸附行为提供重要科学依据.