在寒冷土壤中，微塑料化学氧化过程中被忽视的一个关键因素：由冻融循环引发的活性氧生成

《Environmental Science & Technology》：The Overlooked Driver of Microplastic Chemical Oxidation in Cold Soils: Reactive Oxygen Species Generation Mediated by Freeze–Thaw Cycles

冻融循环通过激发土壤中活性氧促进含芳香结构的微塑料（如PPAT、PET、PS）氧化衰老，其机制与微塑料的共轭芳香结构及冻融初期产生的O??和H?O?密切相关，首次系统揭示了冻融条件下土壤-PS系统的活性氧转化网络。

　　

冻融循环（FTCs）是寒冷地区普遍存在的地球化学作用力，但它们在促进土壤中微塑料（MPs）氧化过程中的具体机制仍不清楚。在这项研究中，我们结合了122天的野外观察、实验室实验和理论计算，以阐明冻融循环对土壤中微塑料化学氧化的影响。野外观察发现，只有在含有芳香结构的微塑料（如聚乳酸-聚丁酸己二酸酯-对苯二甲酸酯（PPAT）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚苯乙烯（PS））中，才会发生氧化老化现象。以聚苯乙烯微塑料为模型，实验室分析表明这种选择性氧化是由初次冻结阶段产生的¹O₂和H₂O₂驱动的，这些物质在多次冻融循环过程中逐渐改变了土壤的性质。相比之下，在不含芳香结构的微塑料（如聚乙烯或聚酰胺）所在的土壤系统中未检测到¹O₂。这种结构依赖性与密度泛函理论计算结果一致，理论计算显示聚苯乙烯的激发阈值较低，且系统间能量转移效率更高。值得注意的是，本研究首次系统地描述了冻融循环下土壤-聚苯乙烯体系中复杂的活性氧物种转化过程。这些发现为冻融化学提供了重要见解，并为解读微塑料在寒冷土壤生态系统中的行为及其生态影响开辟了新的研究方向。