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.     

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.     

九龙江口微塑料与抗生素抗性基因污染的分布特征

河口区域普遍存在微塑料（MPs）和抗生素抗性基因（ARGs）污染,同时微塑料还可能富集ARGs,从而扩大ARGs的传播范围.本研究以福建省九龙江口为调查区域,首次分析了九龙江口不同采样点水样以及沉积物中的MPs分布特征,同时测定各样品中8种常见的ARGs丰度,并对二者之间的丰度进行相关性分析.结果表明：①九龙江河口水环境中微塑数浓度范围为2~66 n ·L^-1,沉积物中含量范围（以dw计）为8~85 n ·kg^-1,85%以上的微塑料粒径在1 mm以下,微塑料材质主要为聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）;②九龙江河口优势的ARGs为四环素类抗性基因tetC和tetG以及磺胺类抗性基因sul2,水中ARGs丰度随盐度增加呈递减趋势;③九龙江水体中MPs浓度、ARGs相对丰度和一类整合子基因intI1丰度呈两两正相关性,说明微塑料可能促进了水体中ARGs的传播和水平基因转移（HGT）.     

不同微塑料赋存环境对小麦萌发与幼苗生长影响研究

为揭示不同微塑料赋存环境对小麦（Triticum aestivum L.）种子萌发和幼苗生长的影响,选取聚丙烯（Polypropylene,PP）、高密度聚乙烯（HDPE）和聚乳酸生物可降解塑料（PLA）3种微塑料,并分别设置3种微塑料粒径（150μm、1000μm和4000μm）和质量浓度（0.1g/kg、0.5g/kg和1g/kg）在自然环境条件下开展盆栽试验,通过统计分析和方差分析对不同微塑料组合处理下小麦种子的发芽率、发芽抑制率、生长特征及幼苗生长趋势进行分析.结果表明：不同微塑料胁迫下均降低了小麦种子平均发芽水平,小麦种子平均发芽抑制率呈现出HDPE>PLA>PP;微塑料的粒径和质量浓度处于中粒径和中浓度条件下对小麦种子的平均发芽抑制率最大分别为5.65%和4.55%,而处于低或高粒径和质量浓度条件下微塑料对小麦种子发芽的抑制作用有所减弱;微塑料粒径对小麦种子发芽率的影响作用较大,微塑料类型和质量浓度次之.与对照组相比微塑料HDPE和PLA对小麦种子生长特征指标（发芽势、发芽指数、活力指数和平均发芽时间）的影响作用比微塑料PP的影响作用更加显著,其中小麦种子活力指数受微塑料类型、粒径和质量浓度的影响最为显著.对照组和不同微塑料类型对小麦幼苗平均生长速率呈现出CK>PP>HDPE>PLA,而不同微塑料对小麦幼苗生长的抑制作用呈现为PLA>HDPE>PP,微塑料类型对小麦幼苗生长的影响作用最显著.     

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.      

滇池近岸水体微塑料污染与富营养化的相关性

内陆淡水湖泊微塑料污染受到广泛关注,但与水体富营养化的相关性尚不明晰.在滇池沿岸布设24个采样点,研究了近岸表层水体微塑料丰度、聚合物成分、粒径、颜色及形态,同步测定富营养化相关水质指标并计算富营养化状态指数.结果表明,滇池近岸水体微塑料丰度在800~6000 n·m^-3之间,平均为2867 n·m^-3,检出的聚合物类型主要是聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate,PET）、聚醚型聚氨酯（polyetherurethane,PEU）、聚丙烯（polypropylene,PP）、聚乙烯（polyethylene,PE）和聚醋酸乙烯酯（polyvinyl acetate,PVAc）.微塑料粒径以0.2~0.5 mm为主,纤维状微塑料是最主要的检出形态,其次为碎片和薄膜.24个监测点中,处于重度、中度、轻度富营养化和中营养水平的样点数分别占8.33%、58.33%、29.17%和4.17%,主要污染物为总氮（TN）.相关性分析发现滇池近岸水体微塑料丰度与TN质量浓度呈极显著正相关（P<0.01）,与叶绿素a（Chl-a）呈负相关,但未达到显著性水平（P>0.05）,靠近昆明市主城区的北岸水体中微塑料丰度和TN质量浓度均显著高于其他三岸,主要来源于污水处理厂尾水排放.     

青岛4个海水浴场微塑料的分布特征

微塑料(microplastics,MPs)作为有毒有害物质的载体,会随洋流作用传播、被生物摄入并影响其生长代谢,已经成为全球性的环境问题.为揭示青岛近岸MPs分布规律和影响因素,利用表层现场采样、密度悬浮法分离、光学显微镜和荧光显微镜结合观察的方法,研究了青岛近岸4个典型海水浴场海水和沉积物中MPs丰度分布,分析了各海水浴场MPs的粒径范围、形状和化学成分.结果表明,4个浴场海水中MPs含量范围为5.05×10~3～1.25×10~4个·m~(-3);沉积物中MPs含量范围为1.91×10~3～4.35×10~3个·m~(-2),海水中MPs含量高的站位相应沉积物中含量也高.4种粒径范围MPs在海水及沉积物中皆表现为粒径大小与其含量成负相关,例如,海水中MPs含量最高的为0.05～0.1 mm(4.10×10~3个·m~(-3)),最低为1～5 mm(2.05×10~3个·m~(-3)).纤维状MPs在海水中和沉积物中均占比最高,分别为48.73%和37.51%,其次为颗粒和碎片型.用ATR-FTIR从海水中检测出8种塑料类型,含量由高到低为:PETPPPSPEPVC≈SBPA≈PMA;沉积物中检测出6种MPs,同海水相比,没有PMA和PA,含量较高的4种MPs类型与海水相同.沉积物中的MPs在粒径、形状及成分上与海水具有相似性,说明青岛近岸海水浴场的海水及沉积物可能有相同的污染源:包装行业、服装纺织业、旅游业.研究结果为揭示沿海旅游型城市海水浴场MPs的分布及来源、开展海岸带MPs污染研究与监督工作提供了基础数据.     

覆膜年限和有机肥施用对花生田耕层土壤微塑料赋存特征的影响

地膜和有机肥料的大量投入已导致我国农田土壤微塑料污染日趋严重.为研究调查山东德州花生农田微塑料污染状况,分析了该区域不同覆膜年限（0、3、5和8 a）和有机肥施用对农田土壤中微塑料的丰度、粒径、颜色和形状等赋存特征的影响.结果表明,覆膜0、3、5和8 a后花生耕层土壤微塑料丰度的平均值分别为65.33、316.00、1 098.67和1 346.34 n·kg^-1.随着土层深度的增加微塑料丰度降低,0～10、10～20和20～30 cm耕层中的土壤微塑料丰度分别为1 076.00、603.50和440.25 n·kg^-1,并且增加覆膜年限和施加有机肥都显著增加了微塑料的丰度（P<0.05）.粒径<1 mm微塑料占总量的77.30%,且随着覆膜年限的增加,小粒径（<1 mm）微塑料占比显著升高（P<0.05）,随着土层深度的增加,其占比亦逐渐增加,施加有机肥对微塑料粒径没有显著影响.微塑料颜色组成以透明（49.77%）为主,其次是黑色（16.35%）和白色（16.27%）,覆膜年限和有机肥施加对土壤中微塑料的颜色影响不显著（P>0.05）,但覆膜年限显著增加了透明微塑料的占比.微塑料类型主要包括纤维类、薄膜类、碎片类、泡沫类和颗粒类,其占比分别为： 49.77%、25.41%、19.15%、3.26%和2.41%.耕层土壤微塑料的主要聚合物类型包含聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）,分别占总量的21.37%、18.57%和19.77%.由此,山东德州花生田耕层土壤中普遍存在微塑料,且地膜和有机肥施用是其主要来源,这可为花生田耕层土壤微塑料污染物防控提供重要依据.     

老化微塑料对水体中重金属铜和锌的吸附行为研究

微塑料（Microplastics,MPs）在水环境中可以作为重金属载体,对金属离子的迁移和毒性效应产生较大影响.本文开展了紫外光老化后的聚丙烯（Polypropylene,PP）和聚乙烯（Polyethylene,PE）对两种重金属离子Cu²⁺和Zn²⁺在单一和二元复合体系中的吸附行为研究.通过拟一级和拟二级动力学模型研究发现,微塑料对重金属离子的吸附过程更符合拟二级动力学过程,利用Langmuir模型和Freundlich模型对吸附等温线结果进行拟合,结果表明,在单一体系中,相同老化条件下的PP相比PE对金属离子的平衡吸附量更高,且对Cu²⁺的吸附量均大于对Zn²⁺;在二元复合体系中,由于竞争吸附作用,MPs对重金属离子的吸附量小于在单一体系中的吸附量,且MPs对重金属离子的吸附过程更符合Freundlich模型,即吸附主要以多层吸附为主.吸附热力学研究表明,老化PP和PE微塑料对Cu²⁺和Zn²⁺的吸附行为属于自发吸热过程.微塑料PP和PE吸附前后对莱茵衣藻的毒性试验结果表明,微塑料存在均对藻类的生长有抑制作用,但吸附重金属后的微塑料对藻的生长抑制率有所降低.通过藻的酶活性（包括超氧化歧化酶（SOD）,丙二醛（MDA）和过氧化氢酶（CAT））的测定结果表明,微塑料对藻造成一定的氧化损伤,而吸附重金属后的微塑料的毒性作用下降.本论文可以为环境中微塑料存在下复合污染物的竞争吸附行为和联合生态效应研究提供理论依据.     

哈尔滨城市污水处理厂不同处理工艺对微塑料的去除

城市污水处理厂出水作为微塑料（microplastics,MPs）进入自然水体的主要途径之一,对其微塑料污染物特征展开研究,有助于认识和了解人类活动对自然水体的影响.本文以哈尔滨市主城区的污水处理厂A和污水处理厂B中的3种工艺（曝气生物滤池工艺、多段AO-MBBR工艺、CASS-MBBR工艺）为研究对象,经体视显微镜观察并结合傅里叶变换红外光谱仪分析哈尔滨城市污水处理厂中MPs的浓度、颜色、粒径、类型分布特征及3种不同处理工艺对MPs的去除效果.结果表明,哈尔滨城市污水处理厂进水中MPs的最高浓度为290.87个·L^-1,颜色主要以白色和无色为主,组成成分主要为PP、PE和PS,粒径大的MPs更容易被去除;微塑料在曝气生物滤池工艺一级处理中的去除率为80.28%;多段AO-MBBR工艺与CASS-MBBR工艺的一级处理MP_S去除效率为78.39%,曝气生物滤池工艺、多段AO-MBBR工艺和CASS-MBBR工艺的二级处理去除效率分别为20.92%、13.11%和14.68%,实验结果表明MPs的去除主要依靠一级处理,二级处理中的MPs去除效果较小.研究结论可为城市污水处理厂中微塑料污染与防控研究提供科学依据.     

生物基聚合物PHBV和PLA复合材料在不同介质中的生物降解及其影响因素

传统工艺的塑料生产不仅依赖石油资源的持续开发利用,同时给环境造成了前所未有的压力,近年来生物基聚合物（聚（3-羟基-3-戊酸酯）-PHBV,聚乳酸-PLA）日渐成为传统石油基塑料的替代产品.本文采用呼吸测试手段,旨在揭示均质复合材料在不同环境介质（土壤、熟化堆肥、水体）条件下及有机添加剂（木质素）,无机添加剂（蒙脱石）和天然有机物链增长剂（Joncryl）作用下的生物降解特征.结果表明：当链增长剂Joncryl添加量为5%时,对所有介质PHBV和PLA复合材料产生显著抑制作用.Joncryl添加量为0.2%时,未对所测样品的生物降解行为产生干扰作用.在熟化堆肥介质中,PLA复合材料比PHBV基质混合物的生物降解速率明显降低.有机木质纤维添加剂（榛子壳粉末）单独在聚合物中添加或者和链增长剂Joncryl以及非有机添加剂（Dellite72T）共同作用下都可促进PLA聚合物中各组分的相容连接性.实验结果表明,新型添加剂在不同介质中以二元或三元添加的方式对生物降解过程产生重要影响,该研究将为新型材料使用后的生物降解效应提供理论依据.     

聚乳酸/淀粉固体缓释碳源生物反硝化研究

以被硝酸盐氮污染的地下水为研究对象,利用共混/熔融聚合技术将聚乳酸和淀粉混合,制备成兼具碳源和生物载体的缓释碳.并考察不同质量比(聚乳酸∶淀粉为8∶2、7∶3、6∶4、5∶5)的缓释碳在反硝化间歇试验中硝氮、亚硝氮和COD的去除效果,结果表明,当聚乳酸/淀粉质量比为5∶5的缓释碳,其反硝化效果最佳,硝氮去除率达99%;以该比例的缓释碳进行反硝化填充柱连续动态试验时,反应器中反硝化效果显著,出水硝氮浓度在2 mg·L-1以下,为开发环境友好的可控性缓释碳源提供了科学依据.     

聚丙烯微塑料对污泥厌氧消化效能作用影响

以聚丙烯（PP）微塑料为研究对象,考察不同浓度PP微塑料对污泥厌氧消化产CH₄和产酸效能的作用影响,同时采用荧光定量PCR方法定量检测了乙酸激酶（AK）和mcrA基因在不同PP微塑料作用下的丰度变化.结果表明,PP微塑料对污泥厌氧消化产CH₄和产酸效能具有促进影响,CH₄和乙酸累计产量随PP微塑料投加量的增大而升高,当PP微塑料投加量为0.2g/g VSS时,CH₄和乙酸累计产量与空白对照相比分别提高148.2%和15.2%,达227.1mL/g VSS和1291.2mg/L.相应地,mcrA基因丰度随之提高98.2%,表明PP微塑料对产甲烷菌的生长和繁殖具有促进作用,进而强化污泥厌氧消化产CH₄效能.     

微塑料对海水抗生素抗性基因的影响

水环境中的微塑料和微生物抗生素抗性基因复合污染已经发展成为全球性的重大环境问题,给人类健康和生态环境带来新的挑战.海水中的微塑料残留日益增加,但是不同种类微塑料对海水抗生素抗性基因的干扰和影响还不是很清楚.选择了聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）和具有一定水溶性的聚乙烯醇（PVA）这3种乙烯基微塑料,采集海水并添加微塑料进行了曝气培养实验（49 d）,利用高通量定量PCR技术,研究微塑料对海水抗生素抗性基因的影响.结果表明,空白对照海水、添加PE海水、添加PVC海水和添加PVA海水抗生素抗性基因的种类分别为20、35、42和64种,微塑料使得海水中的抗生素抗性基因种类显著增多;在丰度水平上,空白对照海水、添加PE海水、添加PVC海水和添加PVA海水抗生素抗性基因的丰度分别为4.01×10⁶、2.75×10⁷、4.54×10⁷和1.05×10⁸ copies·L^-1,微塑料显著增加了海水中抗生素抗性基因的丰度.因此,相较于空白对照海水,微塑料显著增加了海水抗生素抗性基因多样性和丰度水平;OLS回归分析显示,抗生素抗性基因与16S rRNA基因和可移动遗传元件有着显著正相关关系,说明微生物的丰度和基因水平转移机制能够影响海水抗生素抗性基因的分布、存续和演变.     

浓盐水排海对渤海湾盐度分布的影响预测

利用MIKE21模型进行浓海水排放对渤海湾海水盐度分布影响的研究,分别以天津大港和河北黄骅两地建设海水淡化工程所排放的浓海水量为输入条件,模拟预测了渤海湾不同潮期和工程规模浓海水排放的扩散状况。结果显示,浓海水的稀释扩散受潮流的影响较大,总体来讲小潮低潮时排海的浓海水稀释扩散效果最差,大潮低潮和小潮高潮时次之,大潮高潮时扩散效果最好;建设10×104 t/d以下的海水淡化工程浓海水排海对周围海区的盐度影响不显著,建设50×104 t/d以上的大型海水淡化工程时,小潮低潮时盐度升高波及面积最大,高于背景值1.5 PSU的面积为31 km2,最远离岸距离为6.74 km,所以大规模海水淡化工程的选址、浓海水排海方式均要进行合理规划、选择,尽可能降低其对海洋环境的不利影响。     

聚己内酯淀粉共混物和砾石系统反硝化特性

在序批试验中以PCL(聚己内酯)/淀粉共混物为碳源,研究其和砾石系统的反硝化特性,并对水中DOC(溶解性有机碳)组分进行了解析.结果表明,PCL/淀粉共混物可作为反硝化固体碳源去除低C/N水体中的NO₃--N,并且不会造成NO₂--N的积累. ρ(NO₃--N)大于2mg/L时,试验组(PCL/淀粉共混物和砾石)和对照组(PCL/淀粉共混物)的反硝化均为零级反应. 试验组的平均反硝化速率为7.214mg/(L·h),高于对照组〔7.152mg/(L·h)〕,反硝化反应主要发生在固体碳源表面的生物膜中,砾石表面的生物膜也可利用水中的DOC实现反硝化;反硝化反应结束时,砾石表面的微生物也会分泌胞外酶参与PCL/淀粉共混物碳源的降解,导致试验组的ρ(DOC)升至74.50mg/L,高于对照组(40.75mg/L). 试验组和对照组的pH先升后降,是固体碳源降解过程产生的酸性物质与反硝化产生的碱度综合作用的结果. 试验组和对照组的DOC中均发现有还原糖、蛋白类和溶解性微生物产物.      

巢湖水体中微塑料组成及分布特征

为研究淡水湖泊中微塑料的污染现状,以安徽省巢湖为例,在2020年11月对水体中微塑料丰度分布进行了系统的调查,并分析了巢湖微塑料的形状、粒径范围、颜色和聚合物类型. 结果表明:①巢湖水体中微塑料的丰度平均值为(1.30±0.68)个/L,其中东部湖区略低于其他区域. ②巢湖水体中微塑料的形状包括纤维状、碎片状、颗粒状、薄膜状和微珠状,其中纤维状(65.8%)是最常见的微塑料形状. ③巢湖水体中微塑料的颜色包括透明、黑色、白色和彩色,其中黑色和彩色占主要优势,分别占总数的44.33%和26.58%. ④巢湖水体中微塑料以小尺寸(粒径50 μm~2 mm)微塑料为主,占总数的88.65%. ⑤巢湖水体中微塑料聚合物类型包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE),其中PP(57.52%)和PET(21.17%)是主要的聚合物类型. 研究显示,巢湖水体中有微塑料的赋存,渔业活动和生活污水排放是其主要的污染来源,建议后续进一步追溯其污染源头,为巢湖微塑料的污染防治提供理论指导.