华中地区湖泊微塑料污染特征及其与菲、芘的吸附行为研究

发布时间：2020-05-08 03:35

【摘要】：微塑料作为一种新兴的环境污染物,广泛存在于水环境不同介质中。由于具有来源广泛、环境存在周期长、易迁移、富集和转运有毒污染物、形体微小而易被生物吞食等特点,水环境中微塑料的存在状况及其带来的环境风险已日益引起人们的关注。目前,国内外关于微塑料污染的研究主要集中在海洋环境中。淡水系统是海洋塑料垃圾的重要来源和输送途径,其水环境微塑料污染状况却没有得到足够重视。中国是世界上最大的塑料生产国,其境内淡水体系微塑料污染调查数据严重不足。此外,由于具有巨大的比表面积,微塑料能够富集水环境中的疏水性有机污染物,从而对吞食生物造成毒害。研究微塑料与环境疏水性有机污染物的相互作用机制,能够为深入了解微塑料的环境风险提供重要信息。为此,本研究以武汉城市湖泊群和洞庭湖、洪湖等华中地区重要淡水湖泊为对象,从定性和定量的角度分析了微塑料在调查水域的存在状况。并采用室内模拟的方法,研究了微塑料与环境疏水性有机污染物的相互作用特征及潜在机制。主要研究结果如下:(1)武汉城区地表水微塑料丰度在1660.0±639.1—8925±1591 n/m~3之间。湖泊微塑料丰度与湖泊距市中心距离呈极显著负相关(p0.001)。与湖泊相比,长江和汉江武汉城区段的微塑料丰度相对较低。所检测到微塑料中,纤维是最主要的形式,占总数的52.9—95.6%,有颜色的微塑料占50.4—86.9%,80%以上的微塑料粒径小于2 mm。抽样定性检测结果显示,聚酯和聚丙烯是所选微塑料的主要成分。(2)洞庭湖和洪湖水体中微塑料浓度范围分别为900—2800和1250—4650n/m~3。在两湖微塑料的主要形态中,塑料纤维所占比例达60%以上,有颜色的微塑料占比达70%以上,粒径小于330μm的微塑料占比20%以上。拉曼鉴定结果显示,聚乙烯和聚丙烯是主要的微塑料组分。(3)菲在聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和天然沉积物颗粒上的吸附动力学符合准二级动力学模型(R~20.992),而吸附等温线符合Langmuir等温线模型(R~20.995)。与天然沉积物颗粒相比,微塑料对菲的吸附能力明显较高,并遵循聚乙烯聚苯乙烯聚氯乙烯的规律。随着液相中芘浓度的增加,菲在固相颗粒物上的分配系数(K_d)逐渐降低,尤其在天然沉积物上下降幅度最大。相对于天然沉积物颗粒,在解吸过程中微塑料对菲的解吸率较低,但由于具有较高的菲吸附量,从微塑料上解吸的菲的量较高。(4)通过吸附模型对比分析得出,芘在聚乙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯上的吸附过程符合准二级动力学模型(R~20.99),但吸附速率由颗粒内扩散过程控制。与聚苯乙烯和聚氯乙烯相比,聚乙烯对芘的亲和力最高。芘在微塑料上的吸附平衡可以用Langmuir等温线模型来描述(R~20.99)。
【图文】：

武汉城市湖泊群水体微塑料污染状况

华中地区湖泊微塑料污染特征及其与菲、芘的吸附行为研究

微塑料的显微镜图片
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院武汉植物园)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X524

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