微塑料对皮质酮的吸附行为研究：聚丙烯、聚苯乙烯和聚乙烯的环境归趋与生态风险

本研究针对微塑料(MPs)作为环境污染物载体这一全球性问题，首次系统评估了皮质酮在聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)和高密度聚乙烯(HDPE) MPs上的吸附动力学和等温线特征。通过HPLC-DAD分析发现，不同聚合物在Milli-Q水和人工海水中的吸附机制存在显著差异，PS表现出最高吸附容量(0.6 μg/g)，盐度升高导致吸附位点减少。该研究为评估类固醇激素的环境归趋提供了关键数据。

　　

随着全球塑料产量突破4亿吨大关，微塑料污染已成为最危险的环境问题之一。这些直径小于5mm的颗粒不仅本身具有生态风险，更令人担忧的是它们像"海绵"一样吸附各种污染物，成为有毒物质的"特洛伊木马"。在众多污染物中，类固醇激素因其极低浓度即可干扰内分泌的特性备受关注，而作为天然糖皮质激素的皮质酮(cortisone)，虽被广泛用于抗炎治疗，却在全球水体中被频繁检出。

令人惊讶的是，尽管皮质酮的环境风险已被认识，科学界对其与微塑料的相互作用机制却知之甚少。这正是Riccardo De Santo等研究人员在《Journal of Chromatography A》发表的研究要解决的核心问题。研究团队选择环境中最常见的三种微塑料——聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)和高密度聚乙烯(HDPE)作为研究对象，通过创新的实验设计揭示了皮质酮在不同水环境中的吸附奥秘。

研究采用高效液相色谱-二极管阵列检测器(HPLC-DAD)作为核心技术，结合批次吸附实验，系统考察了Milli-Q水和人工海水两种基质下的吸附行为。通过精确控制实验条件(1g MPs颗粒、1000rpm磁力搅拌、20±2°C)，研究人员建立了九种动力学和等温线模型的分析体系，包括伪一级、伪二级、颗粒内扩散模型以及Langmuir、Freundlich等经典吸附模型。

【3.1. HPLC-DAD分析性能】
方法验证显示优异的分析性能：日内精密度RSD≤2%，线性范围90-1000μg/L(R²

0.999)，检测限低至3.0μg/L。虽然实验浓度高于环境实际水平，但研究者指出Freundlich模型的浓度无关性保证了机制研究的可靠性。

【3.2. 吸附动力学特征】
时间维度揭示惊人差异：在Milli-Q水中，PP和PS 72小时达平衡，而HDPE需168小时；人工海水中PS吸附时间延长至7天。伪二级模型在Milli-Q水中对所有MPs拟合最佳(R²

0.948)，表明吸附位点机制主导；而在高盐环境下，PP和PS转为伪一级模型主导(R²
=0.994/0.938)，提示扩散过程成为限速步骤。

【3.3. 吸附等温线研究】
六种模型对比显示基质依赖性：Milli-Q水中PP/PS符合Langmuir模型(单层吸附，R²

0.996)，HDPE则符合Freundlich模型(多层吸附)；人工海水中所有MPs均转为Freundlich模型，表明盐度引发吸附位点异质性。关键发现是PS始终表现出最高吸附容量(0.6μg/g)，这与其芳香环结构增强的π-π相互作用直接相关。

【3.4. 环境机制阐释】
通过零电荷点(pH_pzc
)理论揭示了pH的调控作用：Milli-Q水中MPs中性表面促进疏水相互作用；而人工海水(pH8-8.5)使MPs带负电，与阳离子竞争吸附位点。这一发现完美解释了盐度导致吸附降低的现象，为预测真实环境行为提供了理论框架。

这项研究的突破性在于首次构建了皮质酮-MPs相互作用的完整模型体系。研究者不仅证实了MPs作为激素载体的潜在风险，更创新性地发现环境基质通过改变MPs表面性质调控吸附机制。特别是PS在各类条件下均表现出的强吸附性，提示其可能是水生环境中激素传播的"高效载体"。

该成果对环境风险评估(ERA)具有双重意义：一方面警示MPs可能延长皮质酮的环境持久性，另一方面也提示吸附可能降低其生物可利用性。研究者特别强调，未来需要考察风化MPs的吸附行为，并建议将MPs表面特性参数纳入环境模型。这些发现为制定针对MPs-激素复合污染的管控策略提供了关键科学依据，也为开发基于MPs的样品前处理技术开辟了新思路。