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.     

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69 480万个,其中粒径小于1 μm的有69 460万个,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.     

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...     

光老化对聚丁二酸丁二醇酯基可降解微塑料吸附Pb(Ⅱ)的影响及其机制

微塑料可以在水中吸附重金属并作为载体共同迁移,且微塑料会在水中受光照而老化,影响其吸附能力和吸附机制.本研究通过XRD、FTIR、SEM/EDS等分析手段对聚丁二酸丁二醇酯基可降解微塑料(PBS-MPs)进行了表征,探究了光老化过程对PBS-MPs吸附水中Pb(Ⅱ)的影响及其机制.结果表明,光老化能增加PBS-MPs表面亲水性含氧基团及活性吸附位点数量,对Pb(Ⅱ)的最大吸附容量从64.13μg·g^-1提升至362.06μg·g^-1;Pb(Ⅱ)在P-PBS上的吸附符合Elovich动力学模型,吸附机制包括表面络合、静电作用和孔填充/扩散作用.光老化会强化可降解微塑料对水中Pb(Ⅱ)的吸附,从而促进Pb(Ⅱ)的迁移,二者共存可对水环境带来更为严重的生态风险.     

老化前后微塑料对富里酸的吸附

由于微塑料(MPs)在地表水环境中的广泛存在以及对水中有机污染物的较强吸附能力,其与地表水中天然有机物间的相互作用不容忽视.为深入了解微塑料对天然有机物的影响,开展了老化前后聚酰胺66(PA66)和聚丙烯(PP)两种微塑料吸附富里酸(FA)的研究.结果表明,老化前后的微塑料吸附富里酸的试验数据较好地拟合了准二级动力学模...     

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.      

老化作用对微塑料吸附镉的影响及其机制

新兴污染物微塑料被证实可吸附传统重金属污染物镉(Cd),而其在自然环境中不可避免地经历老化过程而发生改变,目前囊括多种材质的微塑料并涉及关键的老化作用对其吸附Cd影响的综合性和机制性的研究仍缺乏.选取PS、ABS、PP、PVC和PET等5种代表性的微塑料,通过紫外辐射法进行老化,全面对比了老化前后微塑料比表面积、结晶度...     

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...     

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.     

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（feARGs）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feARGs（包括tetC、tetO、sul1和sul2）的动态变化特征及机制.结果表明,四环素类feARGs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feARGs相对丰度与细胞膜通透性和典型可移动遗传元件（intI1）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feARGs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.     

聚乙烯微塑料对土壤养分和酶活性的影响

微塑料污染对土壤生态系统的威胁引起了广泛关注.为了明确聚乙烯微塑料对土壤性质的影响,通过为期4个月的土壤培养试验,探究不同质量分数（1 %、2.5 %、5 %）和粒径（30目、100目）聚乙烯微塑料对土壤化学性质、养分含量和酶活性的影响.结果表明:①100目2.5 %和5 %微塑料处理显著降低了土壤pH,不同质量分数和粒径聚乙烯微塑料添加对土壤电导率影响不显著.②相比于CK,添加微塑料会不同程度降低土壤速效钾、有效磷和硝态氮含量.添加100目微塑料显著增加了土壤有机质和铵态氮含量.③当微塑料粒径为100目时,相比于CK,不同质量分数处理均显著提高了土壤过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性,5 %处理显著降低了土壤蔗糖酶活性.④土壤性质的变化受微塑料质量分数和粒径影响,质量分数越高、粒径越小,影响越显著.综上,聚乙烯微塑料对土壤性质的影响没有预期的明显,未来研究应重点关注不同影响所涉及的机制问题.     

紫外老化前后聚氯乙烯微塑料对氮元素的吸附研究

氮素是农业面源污染的主要污染源之一,而水环境中的微塑料和氮素间存在相互作用,从而会对环境造成影响甚至产生扩大农业面源污染的环境风险,为探究自然环境中微塑料与氮素的相互作用行为,本文进行了聚氯乙烯(PVC)微塑料紫外老化前后对氮素的模拟吸附实验。所得结论如下：PVC微塑料对氮素存在吸附作用,且紫外老化作用明显增强PVC微塑料对氮素的吸附能力,同时老化时间越长吸附能力越强。聚氯乙烯微塑料颗粒对氮素的吸附可用准二级动力学方程很好的拟合,且在24h左右时接近吸附饱和。此外,Langmuir和Freundlich吸附等温模型对该吸附过程均表现出较好的拟合度,表明微塑料对氮素的吸附过程包含多种方式,为单层物理吸附和多层化学吸附相结合的过程。     

典型雌激素在微塑料上的吸附特征及位点能量分布

微塑料(MPs)和雌激素是目前备受关注的新型污染物,MPs可作为环境中雌激素的载体而产生复合污染.为了解聚乙烯(PE)为代表的MPs对典型雌激素的吸附特性,采用批平衡吸附实验法,借助X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶红外光谱(FTIR)等研究不同体系下PE对6种典型雌激素的吸附行为和位点能量分布情况.结果表明,在不同初始浓度(100μg·L^-1和1000μg·L^-1),PE对目标雌激素的吸附过程更符合准二级动力学模型,初始浓度的增加会影响吸附平衡时间和雌激素吸附量占比.在单一体系(单一雌激素)和复合体系(6种雌激素共存)中,雌激素在PE上的吸附更符合Freundlich模型(R²>0.94).等温吸附实验结果及XPS和FTIR表征结果表明,吸附过程主要受范德华力和疏水分配作用影响;单一己烯雌酚(DES)体系中出现的C—O—C官能团和单一炔雌醇(17α-EE2)体系中出现的C—O—C及■官能团,表明化学键合作用对合成雌激素在MPs上的吸附有一定的影响,而对天然雌激素基本没有影响.与单一体系相比,复合体系中各雌激素的吸...     

微塑料的老化特性、机制及其对污染物吸附影响的研究进展

针对微塑料的老化特性、机制及其对污染物吸附的研究进展进行了归纳总结：（1）微塑料在环境中经长期老化,其表面变得粗糙不平,部分呈现薄片状脱落,造成比表面积增加,同时在光照、氧气等老化因子作用下,形成羟基、羧基等含氧官能团;此外由于微塑料长期受到老化作用,其聚合物中的长链发生断裂,引起结晶度的变化.（2）微塑料老化过程主要涉及多方面：物理层面上,受到外界剪切力和拉伸力的作用引起聚合物内部的分子链断链,破坏其稳定结构;化学层面上,光氧化降解是其主要的老化机理;生物层面上,通过定殖生物在微塑料表面形成的生物膜引起其物理、化学特性（粗糙度、表面电荷、表面自由能）的变化.（3）微塑料老化后对污染物的吸附能力增强,吸附主要通过范德华力、静电作用、络合作用、疏水作用、氢键等作用方式吸附重金属和有机污染物.未来应加强微塑料在真实自然环境中老化特征及同多种污染物的交互作用的研究,以模型量化表示其内在联系,为科学合理地认识微塑料的环境行为及生态风险评估提供理论依据.     

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...     

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...     

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...     

聚苯乙烯微塑料对小白菜生长、生理生化及冠层温度特性的影响

揭示小白菜（Brassica chinensis L.）微塑料胁迫响应特征,为微塑料污染生理生态机制阐释以及微塑料污染土壤生物修复提供理论基础与实验参考.通过室内水培实验,研究不同粒径（100 nm和1000 nm）聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）胁迫对小白菜生长发育、光合生理、抗氧化酶活性、营养品质、解剖结构和冠层群体温度的影响效应.结果表明,PS-MPs （100 nm和1000 nm）胁迫均显著抑制小白菜生长发育和光合生理过程,其叶片数、株高、叶面积和生物量等表型指标以及叶绿素a （Chl-a）、叶绿素b （Chl-b）、叶绿素a+b （Chl-a+b）、类胡萝卜素（Car）和光合特性等均随PS-MPs胁迫增加而显著降低.同时,PS-MPs胁迫显著增强了小白菜氧化应激反应能力.随PS-MPs胁迫增强,叶片过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性以及丙二醛（MDA）含量均呈先升高后降低的变化趋势.PS-MPs胁迫降低了小白菜叶片厚度、海绵组织厚度和栅栏组织厚度.此外,PS-MPs胁迫显著提升了小白菜叶片植株冠层群体温度.综上,PS-MPs胁迫对小白菜生长发育及理化特性均具有明显的抑制作用和毒性损伤.     

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H₂O₂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...