典型微塑料老化过程的统一模拟框架：基于分形理论的定量表征与动力学模型

《Environmental Pollution》：A Unified Framework for Simulating Aging Process of Typical Microplastics

本文提出基于分形理论（MFDFA和FHH模型）的微塑料（MPs）老化定量表征框架，通过综合老化指数Fz建立PVC和PLA的动力学模型，为评估MPs-污染物复合生态风险提供新范式。

　　

Highlight

通过多分形去趋势波动分析（MFDFA）和Frenkel-Halsey-Hill（FHH）模型定量表征微塑料（MPs）老化过程中的形态和孔隙结构变化，发现老化MPs表面粗糙度增加，介孔发育显著，PLA的微孔增量优于PVC。基于主成分分析构建的综合老化指数F_z与老化时间呈线性关系，据此建立的动力学模型表明PLA老化速率常数高于PVC，印证其更强降解性。

Multifractal characterization of MPs morphological features

利用5μm分辨率的扫描电镜（SEM）观察不同老化阶段的MPs表面形态。图1(a-j)显示原始PVC表面平坦光滑，而老化后逐渐粗糙，孔隙分布随老化时间趋复杂。PLA的SEM图像呈现类似规律，表明两种MPs在老化过程中均出现形态异质性增强现象。

Conclusions

结合实验室加速老化实验与分形方法，定量揭示了PVC和PLA的衰老行为。MFDFA和FHH模型结果表明：MPs表面形态异质性随老化时间增强，孔隙结构复杂性增加，其中PLA的微孔发育尤为显著。基于主成分分析构建的综合老化指数F_z成功量化老化程度，建立的动力学模型为评估MPs-污染物复合生态风险提供理论依据。