苯扎氯铵与多因素协同作用下聚苯乙烯微塑料在饱和多孔介质中的吸附迁移机制研究

针对全球广泛使用的塑料制品与季铵盐消毒剂共污染问题，研究人员通过批实验和砂柱实验系统探究了苯扎氯铵(BZC)剂量、聚苯乙烯(PS)浓度及离子强度(NaCl)对PS在砂介质中吸附迁移的影响。结合Hydrus-1D模型模拟和FTIR/zeta电位分析，首次揭示BZC通过氢键作用改变体系电位，显著影响PS的迁移行为，为地下水复合污染治理提供理论依据。

　　

随着全球一次性塑料制品和季铵盐消毒剂的广泛使用，塑料降解产生的微塑料（粒径<5 mm）与消毒剂残留形成的复合污染已成为重大环境隐患。聚苯乙烯（PS）作为最常见的微塑料之一，因其大比表面积和丰富官能团易吸附污染物，而苯扎氯铵（BZC）作为疫情期间用量激增的季铵盐消毒剂，已被证实具有神经毒性等健康风险。两者在环境中的共迁移行为及相互作用机制尚不明确，亟需系统研究。

针对这一科学问题，中国某研究机构团队在《Journal of Contaminant Hydrology》发表研究，通过批实验和砂柱实验，结合Hydrus-1D模型和傅里叶变换红外光谱（FTIR）等技术，首次阐明BZC对PS迁移行为的影响机制。研究采用100 nm-10 μm的PS微球和BZC试剂，通过控制流速（1-5 mL/min）、BZC剂量（0.9-9 mL）、PS浓度（10-30 mg/L）及NaCl强度（0-0.1 mol/L）等变量，系统分析吸附迁移规律。

材料与方法
研究采用批实验探究BZC剂量、PS浓度和离子强度对砂介质吸附PS的影响，砂柱实验模拟不同水文条件下PS-BZC复合体系的迁移行为。通过柱解剖和质量平衡计算（回收率达98.94%）分析PS空间分布，利用Hydrus-1D模拟迁移过程，结合FTIR和zeta电位解析作用机制。

主要结果

1. 吸附行为：PS在石英砂上的吸附符合Langmuir模型和准二级动力学，平衡吸附量为0.1683 mg/g。BZC剂量增加（0.9→9 mL）使PS吸附量从0.1059 mg/g升至0.1683 mg/g，因BZC的阳离子特性中和砂表面负电，促进PS吸附。
2. 迁移规律：在3 mL/min流速、20 mg/L PS、0 mol/L NaCl和4.5 mL BZC（10 mg/L）条件下，Hydrus-1D模拟结果与实验数据高度吻合（R²

0.9）。NaCl强度增至0.1 mol/L时，PS穿透率降低42.1%，因盐析效应增强PS-BZC结合。

1. 作用机制：FTIR显示PS与BZC在3051 cm^-1
   （苯环C-H键）和1025 cm^-1
   （苯环变形振动）处形成氢键；zeta电位表明体系电位变化是影响PS迁移的关键因素。

结论与意义
该研究首次阐明BZC通过氢键作用和电位调控双重机制影响PS迁移：低离子强度下，BZC的阳离子特性中和砂表面负电荷，促进PS吸附；高离子强度时，盐析效应增强PS-BZC结合，抑制迁移。成果为地下水复合污染风险评估提供了关键参数，对制定塑料与消毒剂协同管控策略具有重要指导价值。模型构建和机理分析方法为同类研究提供了方法论借鉴，尤其对疫情后时代消毒剂残留的环境行为研究具有启示意义。