石英砂孔隙介质中PS与PET微塑料的共迁移机制：粒径效应与形状依赖性研究

针对多类型微塑料(MPs)在土壤-地下水系统中的共迁移行为不明问题，研究人员通过饱和石英砂柱实验，系统研究了1 μm级球形聚苯乙烯(sPS)、球形聚对苯二甲酸乙二醇酯(sPET)与碎片状PET(fPET)在两种粒径石英砂(8-16目和26-40目)中的单/共迁移规律。发现砂粒孔隙尺寸与MPs聚集体/孔隙喉道直径比是调控迁移的关键，PS-PET聚集体形成显著改变fPET迁移性。该研究为复杂环境MPs风险评估提供了新见解。

　　

随着全球塑料产量突破3.6亿吨/年，土壤已成为微塑料(MPs)最大的汇——接收了约79%的环境塑料污染。这些直径<5mm的颗粒不仅通过农膜降解、污泥施肥等途径进入地下环境，其表面吸附的抗生素抗性基因和重金属更构成"三重威胁"。然而现有研究多聚焦单一类型球形MPs的迁移，对实际环境中多聚合物、多形状MPs的交互作用知之甚少，严重制约了风险评估的准确性。

东华大学环境科学与工程学院的研究团队在《Journal of Hazardous Materials》发表的最新研究中，创新性地采用荧光标记技术结合多尺度表征手段，首次揭示了聚苯乙烯(PS)与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)微塑料在饱和石英砂中的共迁移机制。研究通过设计8-16目(粗砂)和26-40目(细砂)两种孔隙介质体系，系统比较了1 μm级球形PS(sPS)、球形PET(sPET)和碎片状PET(fPET)在不同离子强度(0.1-50 mM NaCl)下的迁移行为，并运用扫描电镜(SEM)和共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)揭示了颗粒-砂粒界面作用机制。

关键技术方法包括：1) 荧光标记MPs的柱实验定量迁移率；2) 预平衡石英砂柱控制表面化学性质；3) SEM观察MPs-砂粒界面形貌；4) CLSM三维重构聚集体空间分布；5) 动态光散射(DLS)测定聚集体尺寸。

【Binary transport of sPS and sPET】

在粗砂中，单一sPS和sPET均表现出高迁移率(C/C₀>0.8)，且共存在不影响彼此迁移；而在细砂中，两者迁移率显著降低至C/C₀<0.3。值得注意的是，fPET在所有条件下迁移率均低于球形MPs，揭示形状效应强于聚合物类型影响。

【PS-PET聚集体形成机制】

CLSM图像显示sPS与fPET会形成尺寸达5.7μm的异质聚集体。粗砂中这些聚集体仍可通过大孔隙迁移，使fPET迁移率提升40%；而细砂中聚集体/孔隙喉道直径比>0.6时即发生机械截留，印证了"几何筛选"理论。

【环境启示】

该研究首次量化了MPs形状与聚合物类型对迁移的交互影响：1) 球形MPs迁移受孔隙尺寸主导；2) 碎片状MPs迁移受形状因子和聚集体尺寸双重控制；3) PS-PET异质聚集体可改变原始迁移路径。这些发现为构建多组分MPs迁移预测模型提供了关键参数，尤其对评估农用塑料污染区地下水风险具有重要指导价值。研究建议未来应关注实际土壤中腐殖酸等天然有机质(NOM)对聚集体形成的影响，以更真实模拟野外环境。