微塑料老化对其理化性质和盐酸四环素吸附行为的影响研究

微塑料(MPs)是一种新型污染物,因广泛存在于水体环境中而备受关注.为了探明微塑料的老化过程及与共存有机污染物的相互作用,本研究以高密度聚乙烯(HDPE)和聚氯乙烯(PVC)为目标微塑料,探究了紫外辐照(UV：照度135.8μW·cm^-2,λ=340 nm)和紫外活化过氧化氢(UV+30%H₂O₂) 2种老化方式对微塑料(MPs)理化性质及对盐酸四环素(TH)吸附性能的影响,并分析了pH和盐度等环境因素对其吸附性能的影响.结果表明,2种老化方式均使HDPE和PVC微塑料产生大量裂纹和褶皱,结晶度增加,含氧官能团增多,疏水性减弱.原始MPs对TH的吸附动力学与准一级动力学模型相吻合,而老化MPs则更符合准二级动力学模型,且它们的主要吸附模式均为液膜扩散和颗粒内扩散.老化MPs对TH的吸附符合Freundlich模型,属于非均匀表面的多层吸附.老化处理增强了MPs对TH吸附能力,其中,HDPE-UV和HDPE-UV/H₂O₂的平衡吸附量(Q_e)分别为2.023...     

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...     

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.     

发泡聚苯乙烯微塑料中含锌添加剂的释放行为

为了探讨微塑料重金属添加剂在环境中的释放规律和影响因素,以未老化和紫外(UV)老化发泡聚苯乙烯(EPS)微塑料为研究对象,在3种模拟环境(淡水、海水和胃液)下,通过释放动力学、累积释放实验以及正交试验开展锌(Zn(Ⅱ))添加剂的释放行为研究.结果表明,UV老化的EPS微塑料Zn(Ⅱ)的释放能力要大于未老化的EPS微塑料,淡水、海水和胃液中UV老化的EPS微塑料Zn(Ⅱ)的平衡释放量分别为(29.45±4.38),(87.41±5.18)和(109.94±3.18)μg/g,而未老化的EPS微塑料Zn(Ⅱ)的平衡释放量分别为(20.90±0.46),(85.89±0.51)和(108.92±1.17)μg/g,这说明UV老化可以促进其Zn(Ⅱ)添加剂的释放,胃液和海水环境更有利于Zn(Ⅱ)的释放.EPS微塑料中含Zn(Ⅱ)添加剂的释放更符合伪二级动力学模型,表明Zn(Ⅱ)从塑料中的释放受界面反应和塑料表面的扩散控制.3种模拟环境下,通过多次更换浸提液EPS微塑料中的Zn(Ⅱ)几乎可以被完全释放.pH值、粒径和老化时间是EPS微塑料Zn(Ⅱ)添加剂释放的主要因素.     

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.     

可降解共混塑料在海水中的光降解研究

可降解共混塑料因价格低廉而得到广泛应用,然而共混塑料在海水中的光降解和微塑料的形成有待深入研究.因此,本文以聚乙烯/碳酸钙(PE/CaCO₃)和聚乙烯/热塑性淀粉(PE/TPS)共混塑料为研究对象,聚乙烯(PE)作为对照,通过机械研磨制备微塑料,研究微塑料在天然海水中阳光照射下的光降解.结果表明,相同风化条件下,共混塑料比PE更容易产生小粒径的颗粒.光降解后老化共混塑料表面的碎片、颗粒明显多于PE.光降解后PE的ATR-FTIR和C1s XPS光谱没有明显变化;PE/CaCO₃因光氧化形成含氧官能团C—O;PE/TPS的TPS特征峰减弱,表明TPS光降解.结合3种微塑料接触角、表面电势的变化可知,老化共混塑料对亲水性污染物的吸附能力可能比PE更强.综上所述,可降解共混塑料在海洋环境中的光降解程度高于PE,海洋环境风险可能更大,应谨慎推广.     

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...     

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.      

典型水处理氧化过程中微塑料老化及有机物释放特征研究

地表水所含微塑料(MPs)的老化破碎过程可导致溶解性有机物(DOM)释放,进而对水环境及水处理过程造成潜在风险.为探索MPs在典型水处理氧化过程中的老化和有机物释放特性,本研究选取聚酰胺66 (PA66)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为研究对象,探究了典型工业级MPs在模拟水处理氧化(UV、UV/H₂O₂、O₃)过程中的DOM析出规律.结果表明：(1)3种典型氧化过程均加速了MPs-DOM的溶出,PA66的DOM生成量[以溶解性有机碳(DOC)计]相对于PET更高.(2)在对照组、UV氧化、O₃氧化下,PA66-DOM和PET-DOM的DOC值均随反应时间及氧化剂浓度的增加呈上涨趋势,而在UV/H₂O₂氧化下呈先增加后减小的规律,且3类氧化中O₃技术对2类MPs的氧化效果相对更好.(3)MPs表层的官能团在氧化处理前后未有较大差异,其羰基指数(CI)均有一定程度的升高.(4)PA66与PET所产生的DOM在官能团构成及荧光组分上较为...     

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...     

武汉城市污水中微塑料的分离、鉴定及其微观特征分析

为研究武汉城市污水中微塑料的分布特点及其表面形貌特征,采用以连续浮选分离装置为基础进行改进设计的微塑料提取装置对污水中微塑料进行分离,通过用65%硝酸和30%过氧化氢混合液（体积比为1:3）对污水样品进行消解,并采用筛网（300、600、1 000目）（100目=0.147 mm）和滤膜（1 μm玻璃纤维滤膜和20 nm氧化铝滤膜）分离技术建立起对水体微塑料和纳米塑料的分离富集方法.通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电镜-X射能谱分析联用（SEM-EDS）等方法对所提取微塑料颗粒的组成成分、赋存特征、表面形貌特征进行分析.结果表明:①提取装置的平均回收率在92%以上.②污水中微塑料类型主要为碎片类、泡沫类、薄膜类和纤维类.③FTIR结果证实,该方法所提取的微塑料颗粒中有聚乙烯、聚丙烯等成分,且发现了羰基、聚酯类物质存在,说明提取到的微塑料中可能有可降解塑料颗粒.④SEM-EDS结果显示,各类微塑料表面粗糙、撕裂程度不同,存在不同程度的风化痕迹,并在其表面发现Si、Cu、O、Al、Na、Ca、Ba等元素的富集.研究显示:改进的微塑料分离方法能够实现对污水中微塑料的高效提取;同时,明确了武汉城市污水微塑料的表面形貌特征及赋存特征,为未来武汉城市污水中微塑料污染的针对性治理提供理论依据.      

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.     

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.     

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.      

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.     

乌鲁木齐南部大气及降尘中微塑料的形貌特征

采用体视显微镜、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）和能量色散光谱（EDS）等对乌鲁木齐南部大气总悬浮颗粒物（TSP）及降尘样品中微塑料的颜色、成分及形貌等特征进行分析.结果表明，TSP和降尘中存在纤维、碎片和薄膜等多种形状的微塑料，且TSP和降尘中的微塑料分别以纤维状（81.8%和86.2%）和碎片状（56.3%~68.4%）为主；通过FTIR鉴定出TSP和降尘中的塑料成分主要是聚乙烯，聚丙烯和聚苯乙烯；SEM发现纤维状微塑料表面较为光滑，有少量的裂痕，上面分布少量碎屑；碎片状微塑料边缘卷曲破碎，形状不规则，破损程度高，表面黏附大量的颗粒物；EDS分析表明微塑料中以C和O元素为主，还包含Si、Na、Zn等元素.结果可为进一步了解乌鲁木齐大气微塑料的污染情况提供基础数据支撑.     

鄱阳湖-饶河入湖段湿地底泥中微塑料的分离及其表面形貌特征

微塑料(粒径5 mm)作为一种新型污染物近年来被社会广泛关注.本文以江西省饶河-鄱阳湖入湖段(龙口)典型湿地表层中底泥沉积物为研究对象,分离提取底泥沉积物中微塑料,确定底泥沉积物中微塑料丰度值,利用扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)和傅里叶红外光谱仪分析微塑料表面形貌特征及组成特征.结果表明:(1)底泥沉积物中微塑料丰度为938个·kg-1,主要包括碎片、薄膜、纤维和发泡等4种类型微塑料,其中以碎片类微塑料比例最高,达到66.7%;薄膜类次之,约占比例25%;发泡类及纤维类微塑料相对较少些,二者比例之和仅占8.3%.(2)不同类型微塑料的红外光谱分析表明,碎片类微塑料主要成分为聚乙烯,薄膜类主要成分为聚丙烯,纤维类主要成分为低密度聚乙烯,发泡类主要成分则为聚苯乙烯.(3)微塑料粒径分布特征表明,粒径小于1 mm的微塑料比例占总量的61.3%,且随着粒径增大微塑料数目呈减少趋势.(4)微塑料表面形貌特征表现为沉积物中的微塑料有不同程度的老化痕迹,表面出现裂痕、孔隙并带有撕裂物等特征.     

基于显微拉曼面扫的小尺寸微塑料检测方法

由于检测方法的限制,小尺寸（<50 μm）微塑料的检测研究较少.提出一种无须挑选、能够较为准确高效识别小尺寸微塑料的方法.筛选出2种合适的过滤膜作为分离和分析微塑料所用基底,使用显微拉曼光谱的面扫模式对5种常见的微塑料进行定性和定量检测.结果表明,该方法能够将最小粒径为1μm的小尺寸微塑料从滤膜背景上识别出来,并作伪彩色图直观显示微塑料的尺寸、形状和种类.以石英砂颗粒模拟环境样品中的杂质,该方法也可排除杂质的影响,准确定位微塑料.在3种浓度梯度下,不同粒径（5~50μm）的聚苯乙烯微塑料回收率为33.3%~79.0%.     

基于显微拉曼面扫的小尺寸微塑料检测方法

由于检测方法的限制,小尺寸（<50 μm）微塑料的检测研究较少.提出一种无须挑选、能够较为准确高效识别小尺寸微塑料的方法.筛选出2种合适的过滤膜作为分离和分析微塑料所用基底,使用显微拉曼光谱的面扫模式对5种常见的微塑料进行定性和定量检测.结果表明,该方法能够将最小粒径为1μm的小尺寸微塑料从滤膜背景上识别出来,并作伪彩色图直观显示微塑料的尺寸、形状和种类.以石英砂颗粒模拟环境样品中的杂质,该方法也可排除杂质的影响,准确定位微塑料.在3种浓度梯度下,不同粒径（5~50μm）的聚苯乙烯微塑料回收率为33.3%~79.0%.