微塑料老化与生物膜附着对铜吸附的协同增强机制及其环境意义

本研究针对微塑料(MPs)在自然老化过程中对重金属的吸附机制这一环境热点问题，通过K2S2O8氧化和生物膜附着处理聚酰胺(PA)与聚乳酸(PLA)微塑料，发现老化过程显著提升比表面积(PA达3.546 m2 g?1)和含氧官能团，使Cu(II)吸附量最高提升至1.536 mg g?1，揭示了微塑料作为重金属载体的环境风险，为污染治理提供新依据。

　　

在全球塑料污染日益严重的背景下，微塑料(MPs)作为新兴环境污染物，其表面特性变化对重金属的吸附行为直接影响生态安全。聚酰胺(PA)和聚乳酸(PLA)作为典型微塑料，在自然环境中会经历化学氧化和生物膜附着等老化过程，但目前关于这两种老化途径如何协同影响重金属吸附的机制尚不明确。安徽高校的研究团队在《Environmental Research》发表论文，通过系统研究K₂S₂O₈氧化与生物膜附着对PA/PLA-MPs表面特性及Cu(II)吸附行为的影响，发现老化过程使微塑料比表面积提升2-3倍，含氧官能团增加，Cu(II)吸附量最高提升7倍，揭示了微塑料作为重金属载体的潜在环境风险。

研究采用SEM观察表面形貌，BET测定比表面积，FTIR和XPS分析官能团变化，16S rDNA测序鉴定生物膜菌群，结合吸附动力学模型和等温线实验评估Cu(II)吸附性能，并考察pH和富里酸(FA)的影响。

【Characterization of microplastics】
SEM显示老化后MPs表面粗糙度显著增加，颜色由白变黄；BET测得K₂S₂O₈老化PA/PLA比表面积分别达3.546和2.930 m² g^?1；FTIR证实老化过程引入羧基等含氧基团；16S rDNA揭示PA/PLA表面菌群组成存在聚合物特异性差异。

【Cu(II) adsorption behavior】
吸附实验显示K₂S₂O₈老化PA/PLA对Cu(II)吸附量分别达1.536和1.163 mg g^?1，生物膜覆盖样品分别为0.946和0.812 mg g^?1；Freundlich模型拟合表明多层吸附机制；pH中性时吸附最佳，FA通过竞争位点和络合作用抑制吸附。

【Conclusions】
研究证实化学老化和生物膜附着通过协同改变微塑料表面理化性质，显著增强其重金属吸附能力。PA-MPs因酰胺基团(-CONH-)的金属配位作用表现出更强吸附性，而PLA-MPs通过酯键断裂增加含氧官能团。该发现不仅阐明了微塑料环境转化机制，更警示其作为重金属载体的生态风险，为制定微塑料污染治理策略提供理论依据。Xinfeng Cheng等作者特别指出，未来需模拟真实水环境深入研究微塑料-重金属复合污染行为，这对评估其沿食物链传递的健康风险至关重要。