典型极性微塑料对吡虫啉的吸附行为与机理研究
随着工业化学品的生产和使用，新污染物对人类健康和外界环境的负面风险逐步显现出来。“十四五”期间，新污染物的治理被认为是我国重要的战略任务。微塑料是塑料废弃物在环境物理化学机制作用下降解形成的一种新污染物，其在淡水生态系统的环境行为是一个日益受到关注的全球性生态问题。近年来大多数研究关注非极性微塑料与有机污染物在水环境中的污染及迁移转化，对极性微塑料、可生物降解微塑料以及日常使用的塑料制品衍生的微塑料的光老化行为及其与有机污染物的相互作用的关注较少。基于此，本研究选择两种典型极性微塑料（聚酰胺和聚乳酸）作为不可生物降解和可生物降解的微塑料代表，以新烟碱类杀虫剂吡虫啉为目标污染物，考察了微塑料老化前后对吡虫啉的吸附行为，探究了环境因素（pH、无机离子和腐殖酸）对其吸附行为的影响规律，揭示了极性微塑料的光老化机制及其对吡虫啉的吸附机制。此外，还研究了不同形状PLA塑料制品衍生的微塑料（粉末、薄膜、碎片）对吡虫啉的吸附行为，探究了制品类微塑料的光老化机制。本研究的主要结论如下： （1）紫外光照老化对吡虫啉在聚酰胺微塑料和聚乳酸微塑料上的吸附具有相反的影响。老化后聚酰胺微塑料对吡虫啉的吸附容量下降了19.22%，而老化后的聚乳酸微塑料对吡虫啉的吸附容量增加了41.18%。这取决于极性微塑料的自然结构及其吸收紫外线的能力。氢键作用、静电作用和极性-极性相互作用是极性微塑料吸附吡虫啉的主要机理。高pH值和低离子浓度通过改变极性微塑料表面的电荷分布，有利于极性微塑料对吡虫啉的吸附。水中腐殖酸易与吡虫啉吡虫啉形成二元复合物而降低了吡虫啉浓度。 （2）塑料制品衍生的聚乳酸微塑料对吡虫啉的吸附容量小于纯品聚乳酸微塑料，其差异主要由微塑料机械强度、亲疏水性、内源有机质强度和与比表面积造成的。塑料制品衍生的微塑料在环境中的老化速度远低于商业纯品微塑料，粉末状聚乳酸微塑料的老化速度高于薄膜状和碎片状聚乳酸微塑料。粉末状聚乳酸微塑料在UV/H2O2老化初期就出现了聚合物骨架的断裂，而薄膜状聚乳酸微塑料和碎片状聚乳酸微塑料是在氧化后聚合物骨架的断裂，这可能由于粉末状聚乳酸微塑料的氧含量高于另外两种。三种聚乳酸微塑料在经过3个月的UV/H2O2老化后，吸附容量遵循：粉末状聚乳酸微塑料＞薄膜状聚乳酸微塑料＞碎片状聚乳酸微塑料，主要与微塑料的老化进程有关。 综上所述，环境中微塑料和新烟碱类杀虫剂可以通过相互作用改变各自的环境行为，从而对水环境带来一定的生态风险。本研究对于科学理解极性微塑料和新烟碱类杀虫剂的环境行为具有启发意义。
污水处理;极性微塑料;塑料制品;杀虫剂;光老化
北京化工大学
硕士
环境科学与工程
张婷婷
2022
中文
X703
2022-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）