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.     

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.     

土壤中聚乙烯和聚苯乙烯微塑料对多环芳烃的吸附行为和机理分析

本研究旨在探讨微塑料对土壤基质中16种多环芳烃（PAHs）吸附的影响.通过批实验考察了PAHs在聚乙烯（PE）和聚苯乙烯（PS）微塑料上的吸附过程,系统地评价了pH和腐殖酸（HA）浓度等环境因素对微塑料吸附土壤PAHs的影响.结果表明,微塑料对土壤中PAHs的吸附动力学符合准二级动力学模型,且Freundlich模型对吸附结果的拟合程度（R²=0.9868~0.9931）明显高于Langmuir模型（R²=0.8638~0.8927）, 说明微塑料对PAHs的吸附过程主要为化学吸附.通过吸附热力学计算的ΔH均为正值,ΔG为负值,表明微塑料对土壤PAHs的吸附是自发的吸热过程.pH和HA对PE和PS微塑料吸附PAHs的影响显著,PE和PS微塑料对PAHs的吸附量分别在pH=5.0和pH=7.0时达到峰值;腐殖酸浓度的增加抑制了PAHs在PE微塑料上的吸附,吸附量从9363.95 ng·g^-1降到4877.42 ng·g^-1,但促进了PAHs在PS微塑料上的吸附,吸附量从9422.71 ng·g^-1增加到13259.73 ng·g^-1,这表明PAHs对腐殖酸的亲和力高于对PE微塑料的亲和力.微塑料对土壤PAHs的吸附主要与静电 作用、π-π作用和疏水作用有关.     

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...     

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.     

微塑料对泰乐菌素的吸附动力学与热力学

以泰乐菌素（TYL）为目标有机污染物,系统研究了两种微塑料聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）对泰乐菌素的吸附动力学与热力学.结果表明：PVC对泰乐菌素的吸附大于PE;吸附在36h可完全达到平衡,吸附动力学可以用二级动力学较好的拟合;颗粒扩散模型表明表面吸附和颗粒扩散是PE和PVC对TYL吸附的主要机理;吸附等温线可以用Henry模型较好拟合,说明泰乐菌素在PE和PVC上的吸附存在明显的线性分配规律,吸附热力学表明吸附过程是自发进行的;本研究可以为科学合理的评价微塑料在环境中的行为及其对环境中污染物的迁移转化的影响提供理论依据.     

麦羟硅钠石对水中Zn2+的吸附性能研究

以沉淀白炭黑、NaOH、Na2CO3和水为原料,制备了单一晶相麦羟硅钠石(magadiite),并用BET、X射线衍射、红外以及SEM对其进行表征,并考察了magadiite对Zn2+离子的吸附行为.结果表明:magadiite是一种比表面积为19.38m2/g的非孔型材料,在25℃、Zn2+初始浓度20mg/L、pH值为6、吸附平衡时间为60min时, magadiite的饱和吸附量为42.55mg/g. Magadiite对Zn2+的吸附动力学符合准二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir方程.结合BET、X射线衍射、红外、SEM分析推断magadiite对Zn2+的吸附是物理吸附和化学吸附共存,但以化学吸附为主.     

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.     

17α-乙炔基雌二醇在微塑料上的吸附和解吸行为

以内分泌干扰物17α-乙炔基雌二醇（EE2）作为目标污染物,系统研究了5种微塑料聚酰胺（PA）、聚乙烯（PE）、聚氨酯（TPU）、聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯（PS）对EE2的吸附动力学、吸附等温线及解吸作用.微塑料对EE2的吸附动力学和吸附等温线的结果表明,5种微塑料对EE2的吸附能力为PA>TPU>PE>PVC>PS;5种微塑料中TPU和PA具有最大的吸附能力和吸附容量,主要归因于氢键产生的化学吸附;而PE、PS、PVC主要是依靠范德华力的相互作用.因PA和TPU对EE2的吸附能力更强,两者的解吸量均高于其他3种物质.采用解吸率来反映不同微塑料的解吸性能,发现EE2在PS中的解吸率最高,PA和TPU上解吸率相对较低.采用单因素重复测量方差分析统计学方法对EE2在5种微塑料上的解吸特性进行分析,EE2在PS与其他4种微塑料之间表现为显著性差异,其余微塑料两两之间无显著性差异;尽管肠胃液中解吸率高于去离子水,但两者并无显著性差异.     

磁性壳聚糖的制备及处理亚甲基蓝废水

以戊二醛为交联剂,Fe₃O₄为磁核制备磁性壳聚糖,探究了其去除废水中亚甲基蓝的性能,以及吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学特征.结果表明,在磁性壳聚糖投加量为0.5g/L、pH=10、反应时间为60min的条件下,对亚甲基蓝的去除率和吸附容量分别达到97.6%和39.0mg/g,远高于天然壳聚糖的59.8%和23.9mg/g.磁性壳聚糖对亚甲基蓝的吸附过程符合准二级反应动力学方程（R²=0.99902）和Langmuir等温线方程（R²=0.99961）,吸附过程是热力学自发过程,吸附反应是放热反应.     

微塑料对沉积物细菌群落组成和多样性的影响

微塑料普遍存在于河口、海岸和深海沉积物中,能直接或间接地对沉积环境中细菌和真菌群落产生影响.为探究微塑料对沉积物细菌群落组成和多样性的影响,通过向沉积物中分别添加不同丰度(2%、 5%、 10%)和类型(PE、 PVC)的微塑料颗粒,进行30 d的微塑料污染模拟实验,分析不同微塑料处理中微生物群落结构和多样性差异.结果表明,微塑料对菌群多样性无显著影响,但能降低群落丰富度,且添加PE和10%PVC下降最显著;添加微塑料使放线菌门、拟杆菌门和酸杆菌门等相对丰度上升,后壁菌门相对丰度显著下降;伯克霍尔德氏菌科和假单胞菌科等涉及氮循环的菌群在添加PE以及2%和10%PVC后相对丰度显著增加,而鞘氨醇单胞菌科等与多种有害污染物生物降解作用有关菌群的相对丰度明显下降;KEGG代谢通路预测显示,添加PE和较高丰度(5%、 10%)PVC使菌群膜转运蛋白、细胞运动和外源物质生物降解等功能显著改善,氨基酸代谢、碳水化合物代谢和能量代谢等功能受到抑制.研究可为微塑料污染对沉积物养分转化和外源污染物降解的影响研究提供理论基础.     

鄱阳湖白鹤保护区微塑料表面微生物群落结构特征

微塑料作为一种新型污染物所带来的环境问题越来越受到关注.以鄱阳湖五星垦殖场白鹤保护区为研究区,采集沉积物(SL)及不同类型微塑料样品,微塑料的主要类型是薄膜类(PE)、碎片类(PP1)、纤维类(PP2)和发泡类(PS),聚合物被确定为聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯.采用16S高通量测序鉴定微生物(细菌和真菌)群落结构.结果表...     

基于传输路径的秦皇岛海域微塑料分布特征调查

微塑料作为新兴污染物被广泛关注,但其在入海传输路径所涉及的环境介质中的分布特征仍有待进一步研究。为给微塑料入海传输研究提供更多可行的基础数据,本研究于2019年、2020年不同水期对秦皇岛海域4种环境介质(入海河口水体、岸滩底泥、表层海水和近岸底泥)进行采样,分析微塑料的种类、粒径、形状和颜色等指标,并基于以上结果分析入海传输路径上不同环境介质中微塑料的分布特征。结果表明,秦皇岛海域微塑料污染在4种环境介质中广泛存在,总体呈中等水平,入海河口水体、岸滩底泥、表层海水和近岸底泥微塑料平均丰度分别为(721.42±530.13) n/m³、(450.00±326.60) n/kg、(0.42±0.28) n/m³和(613.24±410.04) n/kg。不同水期的调查结果对比表明,降雨会显著降低入海河口水体、岸滩底泥和近岸底泥中的微塑料含量;空间上的分析表明,人类活动极易影响微塑料的分布。在各类环境介质中,粒径<0.5 mm的小粒径微塑料占比最大;纤维状微塑料更易赋存在水体中,碎片状和颗粒状微塑料更易传输到沉积物中;而微塑料的颜色在传输过...     

黄海北部四十里湾微塑料污染特征研究

海洋微塑料污染现已成为被高度关注的全球环境问题之一。本文研究了北黄海近岸区域——四十里湾周边包括潮滩、海水以及河流中的微塑料污染情况。调查发现,四十里湾微塑料在表层水、河流和潮滩中的平均丰度分别是（5.2±1.6） N/L、5.2 N/L和（163.2±151.3） N/kg（干重）。微塑料类型以纤维类为主,主要来源于养殖活动和河流输入,其次是碎片类、薄膜类、发泡类以及颗粒类,粒径分布中 < 1 mm的微塑料含量最多（>50%）。四十里湾水体和潮滩中的微塑料分布具有显著的空间差异,主要受养殖活动、生活和水动力的影响。未来需要更多数据以充分认识微塑料在近岸开放海湾的分布特征。     

附着在不同微塑料表面的藻类结构与群落组成

选取水环境中常见的4种微塑料介质（聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET））和一种自然介质（鹅卵石）进行野外生物膜的培养,以探究不同类型介质表面附着的生物膜的表观结构和藻类群落组成的差异特征.结果表明,鹅卵石与微塑料介质上的生物膜的形貌结构及藻类含量与组成特性均存在一定差异：在微塑料介质表面附着的藻类叶绿素a浓度普遍低于自然介质.实验进一步发现,不同的微塑料类型同样会对生物膜藻类含量以及功能特性存在一定影响：PET片上附着的藻类叶绿素a浓度最高（613.7μg/L）,PP片上最低（492.5μg/L）;然而,PP片上藻类的光合作用最大量子产量最高（0.443）.以上结论说明微塑料会改变附着藻类的生长情况和初级生产力,进而可能影响生物膜在水体中的碳循环过程,对水体净化及污染治理产生一定影响.     

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.     

海州湾潮间带沙蚕对沉积物微塑料的指示作用

2018年7月于海州湾潮滩设置3个断面共9个站位,通过对海州湾潮滩沉积物中以及沙蚕体内微塑料的丰度和形态特征的研究,探讨了沙蚕体内微塑料的来源,以及沙蚕对潮滩沉积物微塑料的指示作用.结果表明,潮滩沉积物中微塑料的平均丰度为（0.49±0.17） n·g^-1,处于国内近岸环境研究的较高水平.所有检测到的微塑料中,最为丰富的形态和颜色类型分别为纤维和黑灰色,材质以聚乙烯（polyethylene,PE）、聚酯纤维（polyester,PET）和聚苯乙烯（polystyrene,PS）为主.沙蚕中微塑料检出率为77.78%~86.67%,平均丰度为（6.68±2.21） n·ind^-1,其丰度与个体质量显著正相关（r=0.42,P=0.002）,个体质量1.5 g以上的沙蚕中微塑料丰度显著高于<0.5 g和0.5~1 g两个组别（F₃=141.029,P=0.000）,微塑料形态以黑色或蓝色小纤维为主,主要材质同样为聚乙烯和聚酯纤维.通过对0~3 mm范围内的微塑料各项特征分析发现,沉积物与沙蚕中的微塑料丰度强相关（r=0.79,P=0.01）,其主要形态组成（r=0.90,P=0.035）和材质组成（r=0.73,P=0.024）同样显著相关,表明沙蚕会摄取沉积环境中的微塑料,存在与沉积物之间的微塑料交换,沙蚕作为沉积物中微塑料污染指示生物物种是可行的.