微塑料风化羰基指数与尼古丁光降解动力学的线性关系及其环境意义

推荐：研究人员针对微塑料(MPs)风化程度与有机污染物光降解效率的关系展开研究，通过人工和自然风化的聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)和低密度聚乙烯(LDPE)颗粒，发现羰基指数(CI)与尼古丁(NIC)光降解速率常数(k)呈线性正相关(R2=0.956)，证明MPs的环境反应性可通过CI预测，为评估塑料污染生态风险提供新指标。

　　

塑料污染已成为全球性环境问题，其中微塑料(MPs)因其持久性和潜在生态毒性备受关注。尤其值得注意的是，风化后的MPs可能通过产生反应氧物种(ROS)促进有机污染物的光降解，但不同聚合物类型与风化程度的协同效应尚不明确。希腊克里特理工大学(Technical University of Crete, Greece)的研究团队在《Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry》发表的研究，首次系统揭示了碳-碳骨架MPs的风化程度与尼古丁(NIC)光降解效率的普适性规律。

研究采用紫外-C(UV-C)辐射法对PS、PP和LDPE颗粒进行人工风化（空气中4-21天/水中21天），通过ATR-FTIR（衰减全反射傅里叶变换红外光谱）测定羰基指数(CI)，结合SEM（扫描电镜）表征表面形貌；以10 mg L^-1 NIC为模型污染物，在pH 11、50 g L^-1 MPs条件下进行6小时太阳光模拟实验，LC-MS（液相色谱-质谱）监测降解动力学；另采集海滩自然风化塑料验证相关性。

3.1 塑料风化表征
SEM显示PS风化4天后即出现裂纹（水中）或鳞片状纹理（空气中），PP需21天才产生类似变化，而LDPE表面变化最轻微。ATR-FTIR检测到1715 cm^-1处羰基特征峰，CI值排序为：空气风化PS(0.85)>水中风化PS(0.43)>空气风化PP(0.30)>水中风化PP(0.14)>空气风化LDPE(0.12)，证实PS风化速率最快，且空气环境更利于氧化。

3.2 NIC光降解动力学
pH 11时，空气风化PS使NIC降解速率(k)达0.346 h^-1（6小时去除率80%），显著高于水中风化PP(0.036 h^-1)和LDPE(0.025 h^-1）。关键发现是k与CI呈线性关系（y=2.1141x+0.0701），且自然风化PS(CI=0.17)和PP(CI=0.26)的实验数据完美拟合该模型，证明MPs的光催化活性主要取决于氧化程度而非材料类型。

结论与意义
该研究首次建立碳-碳骨架MPs的CI与污染物光降解速率的普适性定量关系，突破了过去仅关注PS的局限。羰基指数作为"环境反应性标尺"的提出，为评估真实环境中MPs的生态效应提供实用工具，同时暗示废弃塑料可能通过促进污染物转化参与环境自净。研究团队特别指出，尽管PS因苯环结构更易风化，但任何高氧化度MPs（无论人工或自然风化）均可能增强有机污染物的间接光解，这一发现对完善塑料垃圾的环境风险评估框架具有重要启示。