老化作用对微塑料吸附四环素的影响及其机制

微塑料（MPs）和抗生素同为新型污染物,微塑料可以在水环境中吸附抗生素并作为其载体而共同迁移,而微塑料会在环境中不断地老化,其吸附能力和吸附机制也会随之改变.以聚乙烯（PE）和聚苯乙烯（PS）为目标MPs,通过紫外法（UV-254）进行照射,对比老化前后微塑料颜色、表面形态和官能团等理化特性改变,以及其对四环素（TC）吸附的影响,探讨了相关影响机制.结果表明,准二级动力学模型能较好地模拟吸附过程,在24 h内达到吸附平衡,老化微塑料对TC的吸附量明显高于原始微塑料,且PS的吸附量高于PE.Langmuir和Freundlich等温吸附方程均能较好地描述吸附等温试验数据,TC在微塑料上的吸附是自发的和吸热的物理吸附过程,老化作用对微塑料吸附热力学特性无明显影响.随着pH值的增加,吸附量先增大后减小,老化前后的微塑料均在pH=5时达到最大吸附量.紫外老化增加了微塑料的比表面积,生成了—C＝O、—OH和O＝C＝O等含氧官能团,改变了微塑料的理化特性,从而改变了微塑料对TC的吸附机制：相比原始PE微塑料,老化PE除了疏水分配、范德华力和静电作用外,孔填充也是吸附的重要机制;原始PS微塑料的主要吸附机制为疏水分配、范德华力、π-π作用和静电作用,老化PS则增加了氢键和孔填充作用.     

通过屋顶暴露方法模拟聚碳酸酯微塑料在长江水样的长期老化行为

由于较低的自然老化速率,微塑料在实际水体长期户外暴露过程中老化行为的数据仍较缺乏.通过聚碳酸酯（Polycarbonate,PC）微塑料在长江表层水样的18个月户外暴露试验以揭示自然老化过程对微塑料表面特征及对金属离子(Cr⁶⁺和Co²⁺)吸附行为的重要影响.结果显示,户外暴露改变了PC微塑料的理化性质,包括表面开裂、粒径降低、亲水性和熔点增加以及表面氧化（产生羰基和羟基）.同时,户外老化过程明显影响微塑料对金属离子的吸附行为.原始和低老化程度PC对金属离子的吸附主要通过物理作用控制,而高老化程度微塑料由于产生含氧功能团对金属离子的吸附主要由化学过程如络合和共价键等作用控制.并且,不同老化程度PC微塑料对Cr⁶⁺和Co²⁺的吸附性能不同.对于Cr⁶⁺,PC的吸附性能随其老化程度增加呈先升高后降低的趋势,然而对于Co²⁺,平衡吸附性能随老化程度增加呈增加的趋势.户外老化过程产生含氧官能团、破碎和开裂以及生物膜可能是影响吸附性能的主要因素.本研究证实了长期户外...     

模拟环境老化对PE微塑料吸附Zn(II)的影响

探讨了酸处理（1mol/L HCl）、碱处理（1mol/L NaOH）、氧化处理（30% H₂O₂）和高温-冻融处理（70℃和-22℃交替）4种老化方式对聚乙烯（PE）微塑料表面性质和Zn（II）吸附行为的影响.结果表明,4种老化方式均使PE微塑料表面出现大量的粗糙褶皱结构,但未改变表面化学结构.4种老化方式均导致PE微塑料Zn（II）吸附量的增加,其顺序为：碱处理 > 酸处理 > 氧化处理 > 高温-冻融处理 > 原样.PE微塑料吸附Zn（II）的动力学过程符合Lagrange准二级吸附动力学和W-M颗粒扩散模型,说明吸附过程是多个吸附阶段共同作用的结果,吸附等温线符合Langmuir和D-R模型,证实PE微塑料对Zn（II）的吸附属于物理吸附,老化使PE微塑料表面出现的大量褶皱是其Zn（II）吸附量增加的主要原因.     

微塑料老化对四环素吸附行为的影响

微塑料吸附有机污染物会加剧其对水环境的污染.该研究以四环素（TC）为目标污染物,通过过硫酸老化聚乳酸（PLA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚丙烯（PP）3种微塑料,研究其对TC的吸附行为的影响.结果表明:①过硫酸盐老化使3种微塑料表面出现大量褶皱、碎片和沟壑,比表面积增大及含氧官能团含量显著提高.②原始PET和PP吸附TC的动力学过程符合准一级动力学模型,而PLA以及老化PET和PP均符合准二级动力学模型,属于化学吸附;PLA和PET对TC的吸附符合Langmuir等温吸附模型,以单分子层吸附反应为主,而老化PP则更符合Freundlich等温吸附模型;拟合参数中,老化PLA与PET最大表观吸附量分别可达2.293和3.617 mg/g.③pH对微塑料的吸附能力有较大的影响,且pH为7时对老化PP影响最大,其对TC的吸附值为1.214 mg/g.研究显示,微塑料作为TC的有效载体,其老化会加重对水体的迁移毒性作用.      

微塑料老化对水土环境中磷吸附行为的影响

作为一种具有吸附能力的新型污染物，微塑料对环境中污染物的吸附作用会加剧其对环境的污染。该文通过紫外灯照射120 d对聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）和聚氯乙烯（PVC）3种微塑料进行老化处理，研究老化作用对微塑料吸附水土环境中磷的影响。结果表明，老化过程使微塑料表面出现大量褶皱、碎片和沟壑，比表面积增大，含氧官能团数量显著增加。相比于原始塑料，老化微塑料对磷的吸附量均有所增加，由此说明老化过程提高了微塑料的吸附能力。老化前后微塑料对磷吸附行为均较好地符合准二级动力学模型（R2>0.964），表明老化前后微塑料对磷的吸附是以化学吸附为主。老化前后的微塑料更符合Langmuir等温吸附模型（R2>0.961），表明磷在各微塑料上吸附以单层吸附为主。p H对微塑料吸附磷影响显著，老化前后的微塑料随pH的增加对磷的单位吸附量均呈“U型”趋势，且老化后微塑料的吸附量均高于老化前。在pH为9时老化PE、PS、PVC对磷的吸附量达到最大，分别为0.752、0.758、0.896 mg/g。随土壤中微塑料添加比例的增大，土壤-微塑料体系对磷的吸附量提升有限；相较于添加原始微塑料的土壤-微塑...     

微塑料与其他环境污染物的相互作用及复合效应

微塑料广泛存在于环境中,其具有吸附重金属和有机污染物等环境污染物的能力,同时也会与这些污染物发生各种复杂的相互作用,从而改变它们的环境归趋及毒性效应。本文在对微塑料与有机污染物、重金属以及二元复合污染物的相互作用机制进行综述的基础上,分析了相关影响因素及复合污染物带来的正反两方面效应。微塑料与污染物的相互作用机制主要是分配作用、表面吸附作用,其中表面吸附作用又可细分为疏水作用、静电作用、氢键作用、范德华力作用、络合作用及π-π作用等。这些相互作用主要受到微塑料及污染物自身物化性质及环境因素的影响。微塑料的载体效应使得其自身和其他环境污染物可以进入生物体内从而引发生物效应。但基于目前研究来看,复合污染物除了会引起生物毒性效应外,还具有正面积极作用,有待深入探索。最后,本文指出了现有研究的不足,并对今后的相关研究发展趋势进行了展望,以期对未来微塑料的相关研究提供参考和帮助。     

可降解微塑料对铜和锌离子的吸附解吸特性

为了评估可降解微塑料对共存污染物的载体效应,对可降解微塑料PLA（聚乳酸）对重金属污染物（Cu²⁺、Zn²⁺）的吸附和解吸行为进行了探究,同时选择常规微塑料PP（聚丙烯）进行对照实验.在紫外老化过程中,微塑料（MPs）均表现为表面出现裂纹、凹坑,比表面积增大,负电荷增多,含氧官能团强度增强,亲水性增强.较之PP,PLA在紫外老化过程中理化性质的改变尤为明显.老化后MPs的吸附能力远大于老化前,老化PLA对Cu²⁺的最大吸附量可达5.56mg/g,约为新制PLA（2.27mg/g）的2.5倍;老化前后PLA对重金属的吸附量均高于PP.解吸实验表明,老化后MPs对重金属的解吸率均低于老化前,而老化前后PLA对Cu²⁺、Zn²⁺的解吸量及解吸率均高于PP.较之胃液环境,老化前后MPs对金属离子的解吸更易在肠液环境中进行.说明PLA相对于PP对重金属具有更强的载体作用,且PLA更容易将重金属污染物释放到人体内,进而对人体健康造成威胁.     

介质阻挡放电等离子体老化微塑料及对Zn (II)吸附的影响

为了在实验中缩短微塑料的老化时间,更真实地模拟自然老化条件,采用介质阻挡放电（DBD）等离子体老化聚乙烯微塑料（PE-MP）和聚丙烯微塑料（PP-MP）,同时研究了老化前后PE-MP和PP-MP对Zn （II）的吸附过程和机理.随着放电时间延长和输入电压升高,微塑料表面出现微小裂纹或孔洞,形成含氧官能团.老化后PE-MP和PP-MP对Zn （II）的吸附容量分别提高了22.7%和14.8%.老化前后微塑料对Zn （II）的吸附均符合准二级动力学模型.颗粒内扩散模型表明,Zn （II）在微塑料上的吸附过程可分为快速吸附,慢速吸附和吸附平衡3个阶段.同时,老化前后微塑料对Zn （II）的吸附均符合Langmuir吸附等温线模型.热力学结果表明,微塑料对Zn （II）的吸附是自发的吸热过程.Ca²⁺、腐殖酸和低pH值不利于微塑料对Zn （II）的吸附.     

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100 μm）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,1 μm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:1 μm> 50 μm> 100 μm,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.     

老化前后聚苯乙烯微塑料对天然有机物的吸附

随着地表水环境中微塑料的不断检出,微塑料污染受到广泛关注.微塑料是一类比表面积较大的疏水性物质,具有一定的吸附作用,其势必对地表水中的天然有机物产生影响.此外,暴露于自然环境下的微塑料也会受到紫外辐射或氧化等过程的影响,从而改变其物理化学性质,影响其对天然有机物的作用.本文开展了聚苯乙烯微塑料(mPS)经紫外和过氧化氢老化前后吸附腐殖酸(HA)和富里酸(FA)的对比研究.结果表明,老化过程使微塑料的孔隙和表面粗糙度明显增加,比表面积有大幅提高,但结晶度减小,官能团没有明显变化.疏水性的mPS微塑料对HA的吸附效果好于FA,且老化微塑料对两种有机物的吸附能力皆高于老化前,微塑料的吸附能力与比表面积大小呈正相关关系.吸附试验数据皆较好地拟合了准二级动力学模型(R²>0.93)和Freundlich模型(R²>0.91),微塑料对HA和FA的吸附以多层不均匀的物理吸附为主,两者在微塑料上的吸附分别为自发的放热和吸热反应过程.试验微塑料对HA和FA的吸附能力皆随着pH的增加呈先降低后增加的趋势.两种有机物在超纯水和地表水介质中的解吸率具有...     

淡水环境中微塑料与重金属的“木马效应”研究进展

微塑料(尺寸<5 mm的塑料)作为全球备受关注的新兴污染物,广泛存在于淡水环境中.微塑料易迁移,难降解,且比表面积大,对重金属等多种污染物有富集作用,大大增加了其对环境和生态的潜在危害.因此,本文首先定义微塑料在淡水环境中携带重金属并共同迁移的特殊环境行为为“木马效应”.随后,从淡水环境中微塑料的来源与分布、微塑料对重金属的富集作用、微塑料与重金属木马效应对其共同迁移行为的影响以及微塑料和重金属木马效应的生物影响这4个方面对淡水环境中微塑料与重金属的木马效应及其作用机制进行了总结和阐述.结果表明,作为面源广的污染物,微塑料广泛存在于淡水环境中;淡水环境中微塑料对重金属存在吸附行为,不同环境下对单一重金属吸附程度不同,主要受微塑料、金属和环境等因素共同影响,在多种重金属离子存在时会有竞争吸附;微塑料与重金属的木马效应会影响其共迁移行为;淡水环境中微塑料与重金属的木马效应,往往加剧了其对水生生物的毒性.通过全面了解淡水环境中微塑料与重金属的木马效应及其作用机制,可有效降低微塑料与重金属在淡水环境中的生态风险和对人类健康的影响提供借鉴.     

老化前后聚乳酸和聚乙烯微塑料对抗生素的吸附解吸行为

作为不可降解塑料的替代品,可降解塑料在不同的领域中被广泛使用.与不可降解塑料相比,环境中的可降解塑料可在短期内产生大量的微塑料.为了探明可降解微塑料的老化过程及其与共存污染之间的相互作用,开展了原始和老化的聚乳酸(polylactic acid,PLA)对磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole,SMZ)和阿莫西林(amoxicillin,AMX)的吸附解吸行为研究,并与聚乙烯(polyethylene,PE)进行了比较.结果表明:①原始的PLA和PE具有光滑的表面和疏水性的特征.经热活化过硫酸钾老化后,PLA和PE的粒径变小,表面产生大量的凹坑、裂缝和孔隙,比表面积增大,含氧官能团强度增加,亲水性增强.②抗生素在PLA和PE上的吸附符合准二级动力学模型,原始和老化的PLA、PE的主要吸附方式为表面吸附和颗粒内扩散.③老化后PLA和PE的吸附能力增强,老化PLA对SMZ的最大吸附量为14.7 mg/g,约是原始PLA(1.63 mg/g)的9.02倍,老化PE对SMZ的最大吸附量为5.20 mg/g,是原始PE(1.73 mg/g)的3.01倍,且老化PLA对抗生素的最大吸附量大于PE.④老化后的PLA和PE对抗生素的解吸量和解吸率降低,但原始和老化PLA的解吸量和解吸率均高于PE.研究显示,PLA相对于PE对共存污染物有更强的载体作用,且在生物体中PLA比PE更容易释放出抗生素,从而可能给生物体的生命健康造成更大的威胁.      

土壤中微塑料对陆生植物的毒性及其降解机制研究进展

微塑料(MPs)作为一种新型环境污染物,自2004年被英国科学家提出以来受到广泛关注.土壤作为微塑料的重要聚集地,随农田灌水和翻耕等农业操作的进行,微塑料污染范围和积累量不断扩大并对陆生植物产生多种毒性,且由于其粒径小、难降解和吸附能力强的特点给土壤微塑料污染治理带来了较大挑战.从微塑料的直接和间接毒性及其与其他污染物结合时产生的联合毒性这3个方面综述了微塑料对陆生植物的毒性,主要表现为微塑料存在对植物造成机械损伤、诱导植物产生氧化应激、细胞毒性和基因毒性,导致植物生长和植物组织代谢受阻等一系列问题.进一步,基于当前研究阐述了微塑料的物理、化学和微生物降解机制：微塑料的物理和化学降解主要通过改变微塑料的粒径大小和表面性质并产生中间产物;而更小粒径微塑料及其中间产物可以在物理、化学和微生物这3种因素同步影响下最终转化为水和二氧化碳,但该过程极其复杂和缓慢.最后,对微塑料的进一步研究方向进行展望,可为未来微塑料的陆地生态系统领域研究重点和污染控制提供资料借鉴.     

土壤环境中微塑料的污染现状及其影响研究进展

微塑料作为一种持久性污染物,对土壤生态系统具有严重影响,土壤中微塑料的污染已愈加受到国内外学者的广泛关注。当前关于土壤环境中微塑料的研究较少,针对当前土壤中微塑料的来源、分布、降解迁移、生态效应及污染防治等方面进行综述。主要包括以下几个方面:1）概括土壤生态系统中微塑料的来源、分布特点和迁移降解规律,确定了土壤环境中微塑料的赋存状态;2）总结土壤生态系统中微塑料与其他污染物的复合效应;3）分析了微塑料对土壤理化性质、动物、植物、微生物的影响,并揭示了微塑料对于土壤生态系统的影响;4）根据土壤微塑料的分布特点、降解迁移及生态效应提出污染防治措施。最后,对今后土壤微塑料的研究重点进行了展望。     

鄱阳湖流域水葫芦(Eichhornia crassipes)对水体微塑料的吸附截留效应

微塑料是环境中的新型污染物,随着人们对微塑料污染的认识,微塑料在河流和湖泊等淡水湿地环境中的迁移问题受到普遍关注.中国内陆最大淡水湖鄱阳湖湿地受五河流域及其地表径流的影响,湿地水环境中的微塑料污染问题也不容忽视.为了解鄱阳湖各流域水体中微塑料的分布现状及水生植物对微塑料的吸附截留效应,选择鄱阳湖流域的赣江、信江、抚河、修水和饶河这五河水系入湖段为研究区,以各流域水体及其普遍存在的漂浮植物水葫芦（Eichhornia crassipes）为研究对象,分析鄱阳湖五河流域水葫芦对水体微塑料的吸附截留特征,探讨水生植物对水体环境中的微塑料是否具有吸附或截留效应,阐明水葫芦对微塑料的吸附与水体赋存微塑料的相关性,解析微塑料在湿地环境中的迁移特性,为鄱阳湖湿地环境中微塑料的管控及污染治理提供一定的理论基础与依据.在鄱阳湖流域赣江、抚河、信江、饶河和修水的五河水系入湖区和湖口出湖区共设置18个采样点,分别采集水表漂浮的水葫芦整株样品和水深约1 m处的水样,采用HNO₃（65%）-H₂ O₂（30%）混合试剂消解水样后抽滤分离水体及水葫芦体表微塑料;采用显微鉴定方法观察微塑料的颜色、粒径和形态等特征,采用Nano Measurer 1.2软件统计各流域水体和水葫芦体表中分离出的微塑料丰度;采用傅立叶变换红外（FTIR）光谱仪鉴定不同形态微塑料的聚合物成分.鄱阳湖流域各水体微塑料丰度处于中度偏高水平,丰度范围为65.5~353 n ·L^-1,且以0~0.5 mm范围内的小粒径微塑料为主,占各流域水体中微塑料的80%以上;各流域水葫芦截留或吸附的微塑料丰度范围为36~204 n ·kg^-1,且以0~1.5 mm范围内的小粒径微塑料为主,所占比例达80%以上;水葫芦吸附0~0.5 mm粒径范围内的微塑料丰度含量与水体中0~0.5 mm粒径范围内的微塑料丰度间呈显著相关,水葫芦对水体中占比较高的小粒径微塑料具有明显的吸附效应.鄱阳湖五河流域水体微塑料的聚合物成分以聚乙烯和聚苯乙烯为主体;各流域水体微塑料的丰度处于较高水平,以0~0.5 mm的小粒径微塑料为主,对水体生物及水环境易构成生态风险.各流域水葫芦对水体微塑料具有显著的吸附效应,且以吸附0~1.5 mm的小粒径微塑料为主;水葫芦吸附0~0.5 mm粒径范围内的微塑料丰度值与水体中0~0.5 mm粒径范围内的微塑料丰度间存在显著相关性;水葫芦对水体中的小粒径微塑料具有较强的吸附效应,可为水生植物吸附或截留水体环境中的微塑料提供一定的参考依据.     

The adsorption behavior of metals in aqueous solution by microplastics effected by UV radiation

Microplastics are considered as the carrier to heavy metals in the environment. But the sorption ability of microplastics influenced by photo-aging is remaining unclear. In the present study, the sorption of two kinds of metal ions (Cu²⁺ and Zn²⁺) in the aqueous solution by both the virgin and aged microplastics was investigated. Polyethylene terephthalate (PET) debris, one of the typical kinds of microplastics was chosen in this study. Photo-aging of microplastics in environment was simulated using UV radiation in the laboratory. Date analysis indicated that the aged microplastics had higher adsorption capacity of heavy metals than original ones. This could be related to the increased surface area and oxygen containing function appeared in the surface of aged microplastics after UV radiation. When prolonging the time of radiation, the enhanced adsorption capacities of microplastics appeared for Cu²⁺ and Zn²⁺. These results showed a great interaction between the aging degree of plastics and sorption capacity to heavy metals. Meanwhile, external conditions including temperature and pH value were also showed great influence to the adsorption behavior.