共混塑料在海水中的光降解及海洋环境风险

共混塑料因其用途广泛且价格低廉,生产和使用量逐渐增加,然而共混塑料在海水中光降解及其海洋环境风险尚不明确.选取聚丙烯/热塑性淀粉共混塑料（PP/TPS）和聚乳酸/对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯/热塑性淀粉共混塑料（PLA/PBAT/TPS）为研究对象,单一聚合物塑料聚丙烯（PP）和聚乳酸（PLA）作为对照,探究共混塑料在海水中光降解后微塑料（MPs）的形成和物理化学性质的变化.MPs的粒径分布显示,与PP和PLA相比,PP/TPS和PLA/PBAT/TPS光降解后容易产生尺寸更小的颗粒,主要原因是共混塑料机械性能和抗紫外线能力较差.共混塑料光降解后表面出现更多裂纹和褶皱,表面形貌发生明显变化,而PP和PLA变化不明显.ATR-FTIR光谱显示PP/TPS和PLA/PBAT/TPS光降解后热塑性淀粉（TPS）的特征峰减小,表明共混塑料的淀粉组分降解.C 1s光谱表明,老化共混塑料含有更少的—OH,进一步证实了TPS的光降解.以上结果表明PP/TPS和PLA/PBAT/TPS比PP和PLA光降解程度更高,从而产生更多小粒径MPs.综上所述,共混塑料可能比单一聚合物塑料对海洋环境风险更高,对共混塑料的生产和使用应谨慎.     

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.     

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.     

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...     

微塑料对氮素循环相关土壤理化特性及功能微生物的影响

微塑料在土壤中的不断富集累积已对土壤氮素养分循环构成威胁.为探究聚乙烯微塑料对土壤氮素循环相关的主要理化特性、功能基因丰度和功能微生物群落结构的影响,本研究设置6个不同微塑料添加浓度（质量比）的土壤培养试验,分别为CK（未添加）、MP0.5(0.5%)、MP1(1%)、MP2(2%)、MP4(4%)和MP8(8%).结果表明：随微塑料添加浓度增加,土壤容重逐渐降低（4.62%～13.08%）,田间持水量呈先增加后降低趋势,其中MP2处理最高.土壤有机质、全碳、碳氮比、可溶性有机碳以及微生物生物量随微塑料添加逐渐升高.微塑料添加显著增加土壤微生物生物量氮（46.02%～120.70%）和硝态氮含量（42.56%～208.26%）,且MP8处理最高;降低可溶性有机氮（2.46%～15.39%）和铵态氮含量（17.36%～60.42%）,而全氮含量未发生显著变化;土壤净硝化和净氮矿化速率显著增加,但MP8处理呈明显抑制作用.微塑料添加显著增加土壤氮循环功能微生物群落多样性,改变了群落结构组成,其中固氮作用、硝化作用和反硝化作用相关微生物的相对丰度降低,同化性硝酸盐还原作用相关微生物的相对丰度...     

生物膜微塑料吸附重金属复合污染的研究进展

在水环境中大量存在的微塑料已经成为全球关注的重要环境问题。微塑料比表面积大、疏水性强,易吸附水环境中的重金属,表面被微生物定殖形成生物膜后,对重金属的吸附能力进一步增强,成为重金属的载体,形成复合污染物。复合污染物在水环境中广泛传播,造成更加严重的环境风险。该文对微塑料覆载生物膜吸附重金属所形成的复合污染的研究进展进行了深入的分析和总结,从微塑料覆载生物膜的基本特征、生物膜微塑料对重金属的吸附,以及作为重金属载体的作用等方面进行了综述,并提出生物膜微塑料与重金属相互作用研究中亟待解决的问题及未来的研究方向,为进一步评估微塑料覆载生物膜的环境行为和生态风险提供支撑。     

基于无人机遥感与机器学习的岸滩大型塑料垃圾监测方法

鉴于现场人工调查手段对海滩垃圾的监测具有成本高、耗时长等特点,近年来无人机遥感技术在海洋垃圾监测中的应用受到广泛关注。为评估无人机遥感及机器学习技术在海洋垃圾信息收集与分析中的有效性,首先,本研究将无人机遥感图像的目视解译结果与实地调查进行对比,结果表明,目视解译对垃圾的总体识别率达68.1%～75.1%,对各类塑料垃圾的识别率达38.9%～94.3%,说明无人机图像解译垃圾具有较强的可行性;其次,在目视解译无人机图像的基础上,引入机器学习技术自动解译图像,该技术对各类塑料垃圾的识别准确率达77.9%～81.5%,回收率达45.6%～60.6%;最后,本研究将无人机遥感与机器学习技术运用于崇明岛岸滩的实地调查中,成功地实现了样区塑料瓶、塑料渔网、塑料浮球、塑料泡沫和浮木等多类垃圾通量和组成的快速统计与空间分布分析,并揭示了台风前、后岸滩垃圾的变化特征。本研究发展并验证了基于无人机遥感与机器学习图像解译的岸滩塑料垃圾监测技术,实现了垃圾数据的半自动化采集、识别与统计的完整监测过程,提升了监测效率。本研究发展的机器学习模型可解决海量、复杂无人机影像中垃圾的定位与识别需求,一定程度上实现了智...     

水环境中微塑料的赋存特征及控制技术研究进展

近年来,新型污染物微塑料引起的环境问题日益严重,对其在水环境中的污染现状分析及控制已成为环境领域的研究热点.基于现有研究报道,该文章汇总了国内外水环境中微塑料污染的研究进展,分析了不同水体和沉积物中微塑料赋存差异的原因,阐述了微塑料对水环境造成的潜在生态风险,总结了目前处理微塑料的物理、化学、生物以及联合去除技术,比较了不同去除技术的优缺点,并对今后水环境中微塑料研究的方向进行了展望.     

基于摩擦纳米发电机的微塑料实时检测实验研究

采用基于自供电的摩擦纳米发电机(TENG)技术,设计开发了一种利用间断液柱检测水样内微塑料颗粒尺寸和丰度的实时快速检测方法和装置,并通过实验测试完成了对微塑料的尺寸形貌表征和化学元素组成的实时高效检测.研究发现,去离子水中加入微塑料颗粒时,溶液中zeta电位降低,改变了管壁表面的极化电场方向;随着水溶液中微塑料颗粒直径或丰度的增加,开路电压呈现减小趋势,50μm时减小了43.1%,0.250%浓度时减小了79.6%;微塑料颗粒对自来水的开路电压影响显著,以10μm微塑料颗粒为例,开路电压减小了20%,证明了TENG技术对海洋微塑料检测的可行性.     

微塑料对结冰过程中环境因子迁移的影响

为探究结冰过程中微塑料赋存对典型环境因子(总氮、总磷、盐度、化学需氧量、悬浮物)等分布及迁移规律的影响,采用室内模拟的方式研究不同条件下(结冰比例、结冰温度及方式、初始浓度)各典型环境因子在冰-水相间的分布及迁移规律,采用物质分配系数(K)表征环境因子的迁移能力。结果表明,结冰过程中冰体对环境因子具有排斥作用,不同条件下微塑料赋存对环境因子的分布规律均有一定程度的影响,由于微塑料自身特性致使原本应迁移至冰下水体中的环境因子部分滞留于冰体中,导致冰体中环境因子浓度的提高,为对照组冰体中环境因子浓度的1.13~1.49倍;同时使冰下水体中环境因子浓度下降,为对照组冰下水体中环境因子浓度的0.73~0.93倍;微塑料的赋存同时导致环境因子分配系数K值提高0.04~0.18,致使环境因子向冰下水体迁移的能力下降,但微塑料的赋存并未改变结冰过程中环境因子由冰体向冰下水体迁移的趋势,微塑料对于环境因子的携带作用小于冰体对环境因子的排斥作用;同时不同条件下结冰过程中微塑料对环境因子分布与迁移机理的影响均可以从结晶学角度与共晶理论得到解释。