2023年度王吉德教授团队研究成果
——微塑料老化及其对污染物吸附行为的研究进展
微塑料(Microplastics, MPs),是被定义为尺寸小于5 mm的塑料碎屑。因其体积较小,相对密度较轻,极易迁移至自然环境中。研究表明,微塑料在迁移过程中会经历机械磨碎、化学氧化、紫外辐照、冻融循环等一系列老化过程,导致MPs粒径减小、比表面积增大,含氧官能团比例激增,从而促进其吸附更多的污染物,形成复合污染物。因此,对比MPs老化前后对污染物的吸附行为及其在生物体肠胃液中的解吸效果,有利于更为准确地评估复合污染物的毒性大小及环境风险。
基于此,新疆大学石油天然气精细化工重点实验室王吉德教授团队致力于MPs吸附行为的研究,并取得了一定的成果。本年度团队通过选择常用微塑料,如,聚氯乙烯(PVC),聚苯乙烯(PS),聚酰胺(PA),聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇脂(PBAT)等,通过紫外(UV)老化及复合老化的方式对其进行改性,并对比了其在老化前后对污染物的吸附性能。首先,对PVC进行了紫外老化、KMnO4氧化及复合氧化,并对比老化前后的MPs对磺胺甲恶唑(SMX)、孔雀石绿(MG)的吸附行为变化。将吸附后的MPs置于生物体模拟消化液中,考察其解吸效果。表征发现,MPs的吸附与其粒径和含氧官能团的变化有一定的对应关系。其次,对比了同类型MPs(PA6和PA66 MPs)对甲基橙(MO)和孔雀石绿(MO)的吸附差异,指出氢键作用在吸附过程中起到的关键作用。再次,对PS和PBAT进行UV辐照,研究了二者老化后对非甾类药物双氯芬酸钠(DCF)的吸附行为变化,结果表明,可降解塑料经老化后其吸附量增加尤为明显。
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图(a)PA6和PA66对MO和MG吸附的差异对比;(b)PS和PBAT在老化前后对DCF的吸附研究;(c)PVC经复合氧化后,对MG吸附的影响探究:(d)PVC经UV老化后对SMX吸附行为的研究
相关成果发表在Ecotoxicology and Environmental Safety, 264 (2023) 115400;Chemosphere, 340 (2023) 139806;Environmental Technology & Innovation, 30 (2023) 103138;Environmental Technology & Innovation, 32 (2023) 103405;Toxics, 11 (2023) 24;Langmuir, 39 (2023) 12216等期刊。新疆大学化工学院为第一完成单位。该项研究工作得到了国家自然科学基金中-挪国际合作项目的支持。