微塑料的形成机制及其环境分布特征研究进展

塑料制品的广泛应用使塑料废弃物对生态环境的危害日益显著,也是全球环境问题关注的热点,由于缺乏完善的塑料废弃物管理体系,大部分塑料废弃物仍按传统模式处理或滞留在环境中,回收利用效率低,尚未形成塑料生命周期循环.环境中的塑料在长期受到物理、化学和生物等多种因素作用后会发生老化降解,形成微(纳)米塑料;由于它们粒径小、比表面积大且带有电荷等特性,除本身具有毒性外,还能作为重金属、持久性有机污染物等其他污染物的载体或被载体,经径流、污水排放和水文气象等多种途径在环境中迁移,造成生态环境污染.微塑料(MPs)分布范围广,全球的水体(淡水、海洋)、土壤和大气环境中均存在不同程度的MPs污染,近些年甚至在人体胎盘、母乳、活人肺部和血液中也发现了MPs的踪迹.因此对国内外MPs在物理、化学和微生物作用下的形成机制及其在水体、土壤和大气环境中的丰度水平、迁移特征进行全面地综述,为监测环境中MPs的污染水平、探究其在环境中的运移规律、提出MPs污染环境治理策略和揭示MPs在不同作用下的降解机制提供资料参考.     

新制和老化微塑料对多溴联苯醚的吸附

以2,2′,4,4′-四溴联苯醚(BDE-47)为多溴联苯醚(PBDEs)代表化合物,研究了新制和紫外光照射老化的聚乙烯(PE)和聚苯乙烯(PS)微塑料对BDE-47的吸附动力学和等温吸附,分析了盐度和溶解性有机质等环境因素对其吸附的影响,采用扫描电镜、 X射线衍线和全反射红外光谱对新制和老化微塑料进行了表征,探讨了新制和老化微塑料对PBDEs的吸附机制.结果表明,新制与老化PE的主要吸附模式为表面吸附和外液膜扩散,新制与老化PS主要受表面吸附影响.Freudlich模型的拟合度最好,表明微塑料对于BDE-47的吸附均表现为多相多层的不均匀吸附过程.BDE-47在新制PE、老化PE、新制PS和老化PS上的平衡吸附量分别为3.72、 3.76、 6.04和3.46 ng·g~(-1).老化PE与新制PE相比,其平衡吸附量没有变化;但老化PS与新制PS相比,平衡吸附量降低了42.38%.外液膜扩散的分配作用是影响PE吸附的主要机制.与新制PS相比,结晶度和表面含氧官能团的增加,导致老化PS平衡吸附量降低.盐度对BDE-47在新制和老化微塑料上的吸附影响不大,但溶解性有机质的存在会降低新制和老化微塑料对BDE-47的吸附.     

污水处理厂中微塑料的去除效能与全流程分析——以北京某下沉式三级污水处理厂为例

污水处理厂排放是微塑料进入自然环境的重要途径之一,本研究对北京某下沉式三级污水处理厂八个工艺单元中微塑料的赋存特征和去除效能进行全流程分析.研究表明该厂赋存微塑料主要形态为纤维,主要成分为聚丙烯、聚酯和聚乙烯,尺寸≤500μm的微塑料影响最为显著.该厂对微塑料的整体去除率为91.7%,主要依靠沉淀和截留过滤去除.双层平流沉淀池（二沉池）的去除效能最高,而生化处理单元没有明显去除效果.整体上,微塑料呈现从污水向污泥迁移的趋势.该厂最终出水中微塑料浓度为1.3n/L,成分为聚酯纤维,出水排放没有引起周边受纳水体中微塑料浓度升高,但干扰了下游地表水体中微塑料的成分,深度处理单元是降低受纳水体微塑料污染风险的重要保障.     

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.     

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.     

微塑料对微藻生长及其释放三卤代甲烷的影响

研究了聚苯乙烯微塑料（PS,0.5μm,10~100mg/L）在120h内对三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）的生长及其释放三卤代甲烷的影响.结果表明,PS显著抑制三角褐指藻的生长.高浓度的PS （100mg/L）条件下,三角褐指藻的细胞生长,叶绿素a含量及光合效率的最大抑制率分别达31.75%,10.38%和8.82%.PS诱导微藻细胞内产生氧化应激,增加细胞内活性氧的含量.培养前期（0~48h）,PS引起微藻细胞发生氧化应激,促进三角褐指藻释放3种三卤代甲烷;培养后期（72~120h）,PS抑制细胞的生理状态及3种三卤代甲烷的释放.这些结果表明微塑料在一定浓度下会影响藻类细胞生长代谢,三卤甲烷的生产释放是一种通过细胞代谢来抵抗氧化应激的保护机制.     

华北农村冬季细颗粒物元素组分的特征及来源

利用2018年11月21日~2019年2月8日期间的Xact元素仪观测数据,分析了华北农村地区望都站点秋冬季细颗粒物PM_2.5中的元素组分特征.结果表明,采样期间,望都站受到了严重的PM_2.5污染,PM_2.5的平均浓度为（186.6±142.0）μg/m³.PM_2.5中最主要的元素是S、Cl和K,其平均质量浓度分别为6230,8708,1780ng/m³;其次是Al、Si、Ca、Fe和Zn,其平均质量浓度在500~1000ng/m³;剩余元素的平均质量浓度均低于500ng/m³.使用Al作为参比元素计算各元素的富集系数判断来源,Si、Ca、Ti、Fe主要来自于地壳源,K、Cr、Mn、Ni、Se、Ba同时受地壳源与人为源影响,Cu、Zn、As、Ag、Cd、In、Sn、Pb主要来自于人为源;采用NMF（非负矩阵因子分解法）模型量化各种潜在排放源对本研究中PM_2.5的贡献,确认烟花爆竹源、扬尘源、机动车尾气源、燃煤/生物质燃烧源、二次源和工艺过程源是主要污染源,其贡献分别为2.6%、1.7%、6.5%、39.7、36.5%和13%.夜间燃煤/生物质燃烧源贡献与白天二次源贡献是造成PM_2.5重污染的主要成因.春节期间,烟花爆竹燃放源会造成农村地区重污染过程.Ba的富集因子适合作为烟花爆竹燃放的指征.本文研究结果可为华北农村冬季细颗粒物溯源和治理提供数据支持.     

利用Fe3O4纳米颗粒磁分离去除水中小粒径微塑料

建立了微塑料（Microplastics,MPs）荧光定量分析方法,系统研究了Fe₃O₄纳米颗粒对水中聚苯乙烯MPs的磁性去除效果.结果表明,MPs浓度在本实验范围内（0.2~10.0mg/L）与荧光强度线性关系良好,相关系数均>0.9990,能准确测定不同粒径（100~1000nm）MPs的浓度.MPs初始浓度与Fe₃O₄纳米颗粒投加量对MPs去除效果具有影响.增加Fe₃O₄纳米颗粒的投加量能够有效提升水中MPs的去除率,当Fe₃O₄投加量为12mg/L时,去除率可达90.8%.在低Fe₃O₄投加量时,MPs去除率随着MPs初始浓度增加而显著增加,显著性水平为0.015;但在中、高Fe₃O₄投加量时,初始浓度对去除效果影响很小,显著性水平分别为0.073和0.060.Fe₃O₄纳米颗粒对MPs的附着过程能够在180min内趋于平衡,整个动力学可通过拟一级或拟二级模型进行拟合.     

北京市通州区河流中微塑料组成的空间分布及潜在来源解析

微塑料既是一种新兴污染物,还能作为载体吸附污染物,对河流等生态系统构成了威胁.但目前针对我国北方河流中微塑料污染问题的研究鲜见.基于对北京市通州区内6条河流共19个点位的水样采集和分析,研究了微塑料的组成及空间分布特征,并揭示了微塑料的潜在来源.结果表明,微塑料在所有点位上的检出率为100%,其中小中河中微塑料的平均丰度是所有河流中最高的(3.50×10⁴ n·m^-3),是运潮减河中平均丰度的4.04倍.粒径上,90.49%微塑料的粒径小于2 000μm,且仅在2个点位上监测到了粒径大于4 000μm的微塑料.微塑料呈现出纤维状、薄膜状、碎片状和颗粒状等4种形态,其中纤维状的微塑料占比最高（90.23%）.微塑料以透明色和蓝色为主,共占比84.29%.人造丝的占比最高,且在各点位上的占比都在66.67%以上,而其他成分微塑料的分布在不同点位上存在较大的差异.无论是微塑料丰度还是成分种类,河流上游均高于下游.根据微塑料的形状、成分、颜色和丰度的空间特征,解析了不同类型微塑料的来源.对于河流中占比最高的纤维状微塑料,其主要来源可能为服装洗涤、渔具...     

渭河微塑料污染现状与风险评价

为探究西北地区渭河微塑料的赋存状态、形态特征、聚合物类型和潜在风险,于2021年5月通过现场采样、显微镜观察、傅里叶红外光谱和显微拉曼光谱测定等,鉴定了渭河水体中的微塑料的丰度分布、形状、粒径、颜色和聚合物类型,并通过污染负荷指数法和物种敏感性分布法进行风险评价.结果表明,所有采样点均有微塑料存在,其丰度范围为(2.9±0.8)～(10.3±2.8)n·L^-1,渭河干流微塑料丰度高于支流.纤维(15.04%～77.03%)、小尺寸(<0.5 mm)(27.27%～89.38%)和彩色(有色)(15.85%～49.53%)为含量最高的微塑料形态,聚乙烯(32.83%)、聚丙烯(29.79%)、聚苯乙烯(21.21%)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(10.61%)是检测出的主要聚合物类型.研究表明,渭河微塑料污染处于国内中等水平,微塑料丰度还未对水生生物构成影响,但其较高的丰度值和塑料易吸附其他污染物的特性仍需引起警惕.