石墨烯基NiCo2O4修饰网状玻璃碳泡沫反应器连续流光催化降解2,3-DCP研究

本研究针对地下环境中微塑料(MPs)多类型共存的迁移行为难题，通过系统研究1 μm级球形聚苯乙烯(sPS)、球形聚对苯二甲酸乙二醇酯(sPET)和碎片状PET(fPET)在两种粒径石英砂(8-16目和26-40目)中的单/二元迁移规律，发现PS-PET聚集体形成会显著改变MPs迁移行为，孔隙喉道直径与聚集体尺寸比是关键影响因素，为复杂土壤-地下水系统中MPs风险评估提供了新见解。

　　

塑料污染已成为全球性环境挑战，最新数据显示到2025年环境中的塑料污染可能达到110亿吨，其中79%将进入土壤系统。这些塑料会降解为微塑料(MPs)和纳米塑料(NPs)，成为土壤生态系统的"源"与"汇"。尤其令人担忧的是，地下环境中往往同时存在多种不同聚合物类型和形态的MPs，但现有研究多聚焦单一类型MPs的迁移行为，严重制约了对实际环境中MPs归趋的准确预测。

针对这一科学瓶颈，东华大学的研究团队在《Journal of Hazardous Materials》发表了创新性研究成果。该研究采用荧光标记的1 μm球形PS(sPS)、球形PET(sPET)和非荧光碎片状PET(fPET)作为模型MPs，通过系统化的饱和砂柱实验，结合扫描电镜(SEM)和共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)等先进表征技术，首次揭示了不同类型MPs在地下环境中的交互迁移机制。

关键技术方法包括：(1)建立两种粒径石英砂(8-16目和26-40目)饱和柱实验体系；(2)采用0.1-50 mM NaCl梯度研究离子强度(IS)影响；(3)通过柱前处理实验和显微技术分析MPs-砂粒相互作用；(4)量化聚集体尺寸与孔隙喉道直径比值的调控作用。

【sPS、sPET和fPET悬浮液】

研究选用1.1 μm荧光sPS(密度1.05 g cm^-3)、1 μm荧光sPET(密度1.35 g cm^-3)和1 μm非荧光fPET(密度1.37 g cm^-3)作为实验材料，确保粒径一致但形态和聚合物类型存在差异。

【不同粒径石英砂中sPS和sPET的二元迁移】

在8-16目粗砂中，单种sPS和sPET均表现出高迁移率，且共存不影响彼此迁移行为；而在26-40目细砂中，两者迁移率显著降低。fPET在所有条件下迁移率均显著低于球形MPs，证实形态是影响MPs迁移的关键因素。

【环境启示】

研究发现sPS与fPET共存时会形成PS-PET聚集体，这种聚集体的尺寸与孔隙喉道直径比值决定其迁移能力：在粗砂中(孔隙较大)，聚集作用反而促进fPET迁移；在细砂中则导致更强烈的截留。CLSM观察证实，sPS通过"搭桥"作用改变了fPET的界面行为。

该研究首次阐明MPs聚合物类型和形态的协同效应，建立了"聚集体尺寸-孔隙结构"定量关系模型，为复杂环境系统中MPs迁移预测提供了新范式。研究强调在实际风险评估中必须考虑MPs的多样性特征，对完善土壤-地下水系统塑料污染防控策略具有重要指导价值。