关键词： 聚苯乙烯微塑料   镉污染水体   纳米零价铁   植物修复  

摘要： 微塑料作为新兴污染物,由于其在自然界中难以降解且具有潜在的有害生物效应,已成为一个全球性问题和关注点。除微塑料本身的毒性外,微塑料含有的化学添加剂或是微塑料在环境中所吸附的物质也具有毒性。据报道,微塑料可能与水中的重金属共存,这可能会对水中的重金属去除产生影响,而微塑料对植物与纳米材料共同去除重金属的效率的影响尚不清楚。本论文研究了聚苯乙烯微塑料(PSMPs)对纳米零价铁(nZVI)、羧甲基纤维素改性纳米零价铁(C-nZVI)和硫化纳米零价铁(S-nZVI)联合黑麦草(Lolium perenne L.)共同去除重金属镉(Cd)效率的影响,包括对黑麦草体内Cd含量、黑麦草根部切片、黑麦草生理性能和性状(干重、叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)以及过氧化氢酶(CAT)活性)进行测量和分析研究。实验发现,PSMPs的存在会促进黑麦草吸收更多的Cd,以及会抑制黑麦草的生长和光合作用,破坏其抗氧化防御系统。由SOD和CAT酶组成的抗氧化链能够很好地抵抗PSMPs引起的氧化损伤,保持高水平的CAT活性可能是应对PSMPs诱导的植物氧化作用的主要抗氧化反应之一。在添加了nZVI或C-nZVI的黑麦草中观察到PSMPs会进入植物根部,并且发现这两组植物体内含有的Cd更多。因此,本文提出了四种可能的机制解释观察到有PSMPs进入的植物含有更多的Cd的原因。综上所述,本论文揭示了水中共存的微塑料对nZVI联合黑麦草共同修复Cd效率的影响,并为聚苯乙烯微塑料进入植物根部提供了新的见解。

关键词： 微塑料   湘江   污染特征   载体效应   表面活性剂   去除  

摘要： 微塑料在淡水中被不断检出,这意味着在使用这些淡水之前需要将其中的微塑料去除。饮用水与人类健康密切相关,尽管关于微塑料对人类健康风险的信息有限,但至少在某些方面,它们应被视为饮用水中的新兴污染物,去除水体中的微塑料已迫在眉睫。建立出水中微塑料的排放标准,并开发高效混合水处理工艺并且将其应用到水/污水处理中对微塑料的去除具有重大意义。本文详细研究了湘江长沙段淡水中微塑料的污染和分布于特征,并依据高精度测定技术对样品中小粒径的微塑料颗粒进行了表征。淡水和自来水中微塑料的平均含量分别为2753个/L和343.5个/L,且纤维和碎片占大多数（>70%）;微塑料可通过现有的水处理工艺去除,但饮用水供应塑料水管是自来水中微塑料的潜在来源;通过对自来水中微塑料数量及粒径的检测,初步评估了微塑料对人类健康的潜在风险,为水处理过程中微塑料去除的必要性提供有力的依据。探究了淡水环境中的微塑料作为铅离子重要载体的作用,通过研究不同表面活性剂对微塑料吸附污染物的影响。表面活性剂中含有大量的含氧官能团,可以改变重金属在微塑料上的吸附行为和迁移方式。溶液p H值对微塑料吸附Pb2+有很大影响,在中性或弱碱性条件下,微塑料对Pb2+的吸附量最高。当多种离子共存时,由于金属离子的竞争吸附和表面离子的静电效应,微塑料对Pb2+的吸附性能也会受到影响。μ-FTIR的分析结果表明加入表面活性剂后,新的基团在微塑料表面形成,这表明对Pb2+除了物理吸附外,还可能发生一些化学吸附。探讨了不同微塑料对紫外和氯消毒过程的影响,通过大肠杆菌的活性以判断微塑料在消毒过程中所起到的保护作用。微塑料的存在为水中大肠杆菌等微生物提供附着基质。微塑料与水中消毒剂的接触是不均匀的。微塑料的存在降低了水处理中紫外线和氯消毒的效率。附着在微塑料表面的大肠杆菌能较大程度的在消毒过程中幸存下来。微塑料对消毒过程的影响机理尚不清楚,但为水处理中去除微塑料的必要性提供了新的见解。合成具有高性能的硅铝酸盐过滤材料,实现了对水中微塑料的高效去除。铝硅酸盐过滤介质的微观结构包含不同大小的孔隙,但它们不适合微塑料的去除。阳离子表面活性剂具有长碳链结构,可与微塑料相结合,以提高去除率。阳离子表面活性剂的正电基团提高了与微塑料接触的能力。表面电荷的大小和极性在控制微塑料与铝硅酸盐过滤介质之间的相互作用中起着关键作用。阳离子表面活性剂在铝硅酸盐滤料表面形成双胶束,使滤料表面具有疏水性。改性产物通过截留、捕获和缠绕三种方式去除水体中的微塑料。探究了电絮凝过程中阳极材料、电解质、微塑料种类和浓度、电压强度等因素对微絮体捕获水中微塑料能力的影响和机制。与铁阳极工艺相比,铝阳极系统对所有微塑料的去除效果更好（>98.6%）。当进水初始p H为中性（p H=7.2）时,微塑料的去除效果最高,PE的最终去除率为93.2%,PMMA为91.7%,CA为98.2%,PP为98.4%。由于氢键和电荷的吸引,可以促进更多网络聚合物的连接。Al（OH）2+、Al OH2+、Al（OH）3和Al3（OH）45+等离子带正电,可与带负电的微塑料相互吸引。阴离子表面活性剂的加入可以增强悬浮液中微塑料表面的负电荷,这也使得在形成Al（OH）3的过程中与微塑料共沉淀。中性初始p H值更能表现出更佳的微塑料去除效果。进一步的研究应侧重于可能的反应器设计和改进,以优化工艺,实现从实验室到污水处理厂的复制和转移。

关键词： 刺参   微塑料   抗氧化免疫   呼吸生理   消化生理  

摘要： 微塑料是海洋环境中的一种新型污染物,在生物体内的累积可能引起各种不良反应,从而对海洋动物健康产生影响。仿刺参(Apostichopus japonicus)对维持海洋生态系统的稳定起关键作用。然而,在环境相关浓度的受控条件下,微塑料污染对刺参的影响研究尚未见报道。本研究基于前期已有对刺参栖息地中微塑料的调查结果,结合微塑料污染日益严重趋势,通过对刺参饲料中添加粒径(0.5-45μm、2-200μm和20-300μm)、浓度(10个/kg、10个/kg和10个/kg)的聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)微塑料,饲喂28 d,继而分别从基础生物学指标、抗氧化效应、免疫功能、呼吸生理及消化生理等方面初步探究了微塑料对刺参的影响。本研究为了解微塑料污染对刺参的影响提供了有价值的信息,为研究微塑料对生物的毒理机制提供了理论依据。本研究主要研究结果如下:(1)PET微塑料对刺参生长和抗氧化免疫系统的影响PET胁迫28 d后,对刺参基础生物学指标进行了测定。结果表明,小粒径(0.5-45μm)、中粒径(2-200μm)和大粒径(20-300μm)水平的各浓度(10个/kg、10个/kg和10个/kg)均未对刺参的特定生长率(SGR)、排粪率(FPR)、摄食率(IR)和食物转化效率(FCE)产生影响。对刺参体腔液中抗氧化酶活性进行了评估,所有处理组中超氧化物歧化酶(SOD)活性未受到显著影响;过氧化氢酶(CAT)活性在小粒径(0.5-45μm)的高浓度(10个/kg)组显著抑制,表现出尺寸-效应关系、剂量-效应关系,且粒径越小,浓度越高,影响越显著。与免疫相关的溶菌酶(LZM)和碱性磷酸酶(AKP)活性未受到显著性影响;酸性磷酸酶(ACP)活性在小粒径(0.5-45μm)、中粒径(2-200μm)及大粒径(20-300μm)水平下呈现低浓度暴露激活,是刺参机体内对外源物质的第一道防御增强,而在高浓度抑制,表明刺参免疫防御功能受到一定程度的影响。(2)PET微塑料对刺参呼吸生理的影响PET胁迫14 d和28 d时,对刺参耗氧率(OCR)进行了测定。结果表明,小粒径(0.5-45μm)、中粒径(2-200μm)和大粒径(20-300μm)水平的各浓度(10个/kg、10个/kg和10个/kg)均未对刺参的耗氧率产生影响,表明目前环境相关的微塑料还未对刺参耗氧率造成伤害,且未表现出时间-效应关系。进一步选取各粒径水平高浓度(10个/kg)组中刺参呼吸树组织进行了非靶向代谢组学研究,通过使用正交偏最小二乘法(OPLS-DA),以OPLS-DA模型中VIP≥1且T-test P<0.05为阈值分别筛选出7、26和68种差异代谢物,通过KEGG数据库对筛选出的差异代谢物进行了通路富集分析。结果发现,在大粒径(20-300μm)下,花生四烯酸、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢紊乱可能是PET污染对刺参呼吸生理影响的潜在作用机制。(3)PET微塑料对刺参消化生理的影响PET胁迫28 d后,对刺参肠道中消化酶活性进行了评估。结果表明,小粒径(0.5-45μm)、中粒径(2-200μm)和大粒径(20-300μm)水平的各浓度(10个/kg、10个/kg和10个/kg)脂肪酶(LPS)活性未受到显著影响;大粒径(20-300μm)下淀粉酶(AMS)和胰蛋白酶(TRY)活性受影响,呈现尺寸-效应关系、剂量-效应关系,且粒径越大,浓度越高,影响越显著。为解析PET对刺参肠道菌群的影响,选取各粒径水平高浓度(10个/kg)组刺参肠道内容物进行高通量测序分析。结果显示,PET微塑料不对刺参肠道中微生物丰富度和均匀度产生影响;此外,评估了门、科和属水平的肠道微生物群组成,只有在门水平下Epsilonbacteraeota的丰度在大粒径(20-300μm)组显著提高,其它核心微生物群无显著变化,推测该微塑料还不足以扰乱刺参肠道稳态,破坏肠道菌群,改变肠道微生物多样性。进一步对刺参肠道组织进行了非靶向代谢组学研究,分别筛选出80、61和184种差异代谢物。结果发现,在小粒径(0.5-45μm)下,磷脂酰胆碱代谢紊乱可能造成刺参肠道细胞膜结构破坏,各细胞功能受损。在大粒径(20-300μm)下,谷氨酰胺、丝氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、天冬酰胺等代谢物的变化可能是PET污染对刺参肠道抗氧化能力、免疫水平影响的潜在生理机制。此外,其肠道的能量代谢受影响可能造成刺参能量代谢紊乱。

关键词： 海洋微塑料   国际环境法   国际治理   海洋命运共同体  

摘要： 短短几十年间，海洋微塑料问题已然十分严峻，不仅严重威胁海洋生态和人类健康，对海洋经济也造成了国际性的重大损失，人们迫切需要提高对该问题的重视程度。本文首先从已有的国际法规制出发，分析其中与海洋微塑料问题有关条款的规制范围和效果，指出其优点和缺点。其次，指出海洋微塑料问题的现存缺陷。最后在海洋命运共同体理论的指导下，提出针对海洋微塑料问题的完善措施。希望可以为解决海洋微塑料问题提供新思路。

关键词： 微塑料   诺氟沙星   吸附   复合污染   混凝去除  

摘要： 微塑料(Microplastics,MPs)作为一种新兴污染物,由于其在水中分布广泛和持续的生态环境影响,得到人们越来越多的关注。其中,MPs与各类污染物形成的复合污染之间的相互作用及其去除成为近年来微塑料领域的研究热点。本研究重点围绕水中典型MPs与抗生素(诺氟沙星(Norfloxacin,NOR))复合污染之间的相互作用关系及其混凝去除开展研究。通过研究四种典型MPs(聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚丙烯(Polypropylene,PP)、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)和聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,PVC))对NOR的吸附行为及机理,阐明MPs-NOR复合污染之间的相互作用机制;考察了传统絮凝剂聚合氯化铝(Polyaluminium chloride,PAC)和阴离子聚丙烯酰胺(Anionic polyacrylamide,APAM)对单一/复合体系PE-NOR的混凝去除性能并探讨其影响因素,在此基础上,评估混凝法对实际城市污水中PE-NOR复合污染体系的去除效果。本研究为MPs-抗生素复合污染体系的混凝去除提供一定的理论基础。主要研究结果如下:(1)四种MPs的比表面积依次为PE>PP>PVC>PS,其值分别为0.544、0.322、0.196、0.165 m/g,这与MPs的表面形貌特征相吻合。MPs的类型和比表面积在吸附NOR过程中起着重要的作用。另外,在吸附行为中四种MPs对NOR的动力学拟合模型均符合准二级模型,并且在低温或高盐度条件下吸附速率均明显减慢。四种MPs对NOR的吸附等温线均可以用线性模型来描述,其Kd值依次为PVC>PS>PE>PP(即6.229～11.901 L/μg)。(2)四种MPs由于静电相互作用的存在对NOR的吸附具有明显的p H依赖性,表明静电吸引作用在MPs吸附NOR过程中起了重要作用。并且环境中盐度和天然有机物(NOM)的存在阻碍了MPs对NOR的吸附。另外,通过X射线光电子能谱(XPS)和傅立叶红外光谱(FTIR)等研究了这四种MPs吸附NOR前后的表面化学变化,进一步表明π–π键、氢键、极性相互作用和范德华相互作用同样也参与了吸附过程。(3)与单一体系相比,复合体系在平台期对PE的去除率显著提高(>99%),而NOR的去除率在不添加APAM的情况下略有下降(42%左右)。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外(FTIR)、zeta电位和单因素方差分析(ANOVA)对实验数据进行分析,结果表明单一体系中PE的去除主要是由于PAC和APAM的网捕卷扫和电荷中和作用,而NOR的去除主要是由于Al-NOR络合物的形成。而复合体系中由于PE-NOR-Al络合物的形成增强了PE的电中和作用,进而混凝去除PE的效果更好。另外,证明了复合体系中的各组分在混凝过程中存在相互作用从而影响其混凝机理。(4)复合体系在不同反应条件下的结果表明,随着p H值由中性增加到弱碱性(如p H=7-8),PE和NOR的去除率分别达到90.0%和40.0%以上,远高于弱酸性和强碱性条件下的去除率。SO和CO的存在对PE和NOR的同步去除影响不大,而Ca和Mg由于与带正电荷的PAC水解物存在竞争作用而具有抑制作用,尤其是Ca。此外,腐殖酸(HA)可以作为桥梁形成PE-HA-絮凝体和NOR-HA-絮凝体,从而提高混凝性能。另外,通过PAC-APAM混凝去除实际城市污水中PE-NOR,其中PE的去除率高达99%。

关键词： 电子垃圾拆解区   微塑料   有机污染物   复合土壤污染   生态风险  

摘要： 电子垃圾拆解区可能是塑料垃圾污染的“热点”，电子垃圾拆解活动也向环境中释放大量有机污染物，但电子垃圾拆解区的微塑料和相关有机污染物的复合污染研究很少。本研究在典型电子垃圾拆解区采集了土壤和鸟类样品，测定了微塑料和多种卤代阻燃剂。土壤样品通过浮选法分离不同粒径的塑料和土壤介质，土壤中微塑料的丰度和浓度分别为600~14200个/kg和0.24~153mg/g，处于文献报道值的较高水平。蓝色、黑色、红色是微塑料的主要颜色，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrile butadiene styrene，ABS)是主要的塑料类型。BDE209是多溴联苯醚(polybrominated diphenyl ethers，PBDEs)中主要同系物，在土壤组分的中值浓度为6.22~40.6μg/g，在塑料的中值浓度为28.1~47.2μg/g。塑料对大多数土壤样品中卤代阻燃剂总量的贡献小于10%。塑料通过口腔摄入和皮肤接触带来的卤代阻燃剂暴露值比土壤中卤代阻燃剂的人体暴露值低两个数量级。结果表明，塑料对土壤中卤代阻燃剂质量的贡献很小，土壤中微塑料对人体摄入卤代阻燃剂的影响也很有限。然而微塑料对陆生野生动物的生态风险仍需重视。　　本研究通过10%氢氧化钾溶液消解鸟类胃内容物，检测15只鸟类中微塑料，并根据其粒径、丰度、质量和组成进行分类。15只鸟类样品全部检出微塑料，共检出1259个塑料颗粒。微塑料粒径范围在20.3~411.7μm，小于50μm的塑料颗粒占总量的80%。鸟体内微塑料平均总质量为48.6±45.5μg。平均每只鸟含89.3±45.2个微塑料，为文献报道鸟类塑料丰度的较高值。鸟样品中共检出32种塑料材质，聚氨酯(polyurethane,PU)、硅树胶、氯化聚乙烯(chlorinated polyethylene,CPE)分别占总量的16%、12%和10%，与土壤中的微塑料组分差别较大。通过鸟类种间比较发现，水鸟普通翠鸟(Alcedo atthis)比陆生鸟白头鹎(Pycnonotus sinensis)、鹊鸲(Copsychus saularis)和棕背伯劳(Lanius schach)的塑料污染水平高，与水环境存在大量飘浮的低密度微塑料有关。根据卤代阻燃剂暴露结果得出，微塑料可能是鸟类高卤代阻燃剂的主要来源，食物是低卤代阻燃剂的主要来源。研究结果反映了电子垃圾拆解区陆地生态系统中微塑料的相对污染水平。微塑料及其携带的有机污染物在野生生物中的污染模式受到复杂生境、食性、个体大小等因素影响，仍需进一步研究微塑料和有机污染物在食物链的传递机制，揭示微塑料和相关环境污染物在生态系统中的迁移转化过程。

关键词： 膜生物反应器   膜污染   恒流模式   恒压模式   微塑料   群落变化  

摘要： 随着污水处理工艺的发展,膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)因其占地面积小、水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)短、污泥龄(sludge retention time,SRT)长、污泥浓度高及产率低、出水水质稳定等优点,在过去的几十年里应用广泛。然而,膜污染(membrane fouling)一直是限制膜生物反应器更进一步发展与应用的重要障碍。与此同时,MBR系统中膜污染的程度高低与运行模式也有关联。本文通过建立缺氧-好氧膜生物反应器(A/O-MBR),在MBR系统中同时运行两块膜组件,研究通量不变的恒流模式(constant flux)和跨膜压差(TMP)不变的恒压模式(constant TMP)所形成的膜污染区别。旨在探究不同运行模式对膜污染进程的影响。另一方面,微塑料(microplastics,MPs)作为一种新兴的污染源逐渐进入公众的视野。微塑料指的是直径小于等于5mm的塑料类颗粒及纤维状物质,其中主要包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate,PET)、聚苯乙烯(polystyrene,PS)和聚乙烯(polyethylene,PE)等,虽然目前污水处理厂的处理模式对于微塑料的去除率可达98%以上,但是仍然会有少量的微塑料进入环境中造成污染。针对上述问题,本次研究在A/O-MBR反应器内建立两块同时运行的膜组件,分别保持高通量和低通量运行模式,投加浓度不同的PET微塑料,研究微塑料对于MBR系统中微生物系统及膜污染的影响,为实际预防和处理废水中的PET微塑料提供理论支持。建立了A/O-MBR反应器,在系统中同时运行恒流模式与恒压模式两块膜组件。试验过程中长期监测了反应器的运行效果,收集了两块膜组件的TMP变化数据。与此同时,当膜组件的跨膜压差达到25kpa左右时,收集膜表面滤饼层(bio-cake),对其进行胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)的提取和分析,同时保存滤饼层的泥样进行后续生物信息的分析。恒流和恒压模式运行下,反应器对于氨氮(NH-N)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)和总磷(TP)的去除效率均较高,分别维持在90%、92%、95%和75%以上,但是两种模式的去除效果并没有显著性差异。通过对滤饼层提取EPS后发现,恒流模式下,PS和PN的含量均高于恒压模式。这表明恒流模式的污染更为严重。通过对滤饼层提取EPS后的EEM分析中发现恒流模式的蛋白质类物质及腐殖酸类物质荧光响应强度均高于恒压模式。FTIR的结果同样发现,恒流模式多糖类物质的官能团吸光度高于恒压模式。与此同时,四个运行阶段的TMP数据也表明,恒流模式相较与恒压模式TMP会更快的达到25kpa左右,恒流模式的膜清洗周期短于恒压模式。综上所述,恒流模式下膜污染速率要高于恒压模式。考察了添加不同浓度PET微塑料时,MBR系统的运行效能和滤饼层微生物群落结构的变化。在不同PET微塑料的投加浓度运行周期下,A/O-MBR反应器在各周期对NH-N、TN、COD和TP的去除效果没有显著性差异。随着PET微塑料的投加浓度逐渐增高,滤饼层EPS中的PS和PN的含量不断增加。与此同时,在对滤饼层EPS的EEM测定时发现,浓度为50mg/L的PET投加阶段,蛋白质类物质和腐殖酸类物质荧光强度最高,其次是浓度为30mg/L的PET投加阶段,浓度为10mg/L的PET投加阶段荧光强度最低。FTIR的结果也呈现相同趋势,多糖类物质的官能团吸光度随着PET投加浓度的增加而增加。另一方面,对膜组件TMP的实时监控发现,随着PET投加浓度的增加,膜清洗周期逐渐缩短,污染速率逐渐增高。综上所述,随着PET微塑料投加浓度的增加,膜污染速率呈现逐渐增高的趋势。本次研究阐述了差异运行模式对膜污染进程所带来的影响,为实际污水处理过程中选用节能高效的运行模式提供参考。另一方面,通过研究微塑料进入MBR系统中对膜污染所带来的影响,为实际污水处理过程中,如何应对微塑料对MBR系统的侵害提供理论参考。

关键词： 微塑料   城市河道   污水处理厂   对羟基苯甲酸甲酯   治理  

摘要： 塑料制品因其性能优异、成本低廉而被广泛应用,其废弃后往往缺乏妥善的回收与管理,导致自然环境中微塑料的浓度水平日益增长,已然在一定程度上影响生态环境可持续发展。近年来,越来越多的研究证明了微塑料对人体健康的潜在威胁,针对城市水环境微塑料污染的治理迫在眉睫。基于此,研究不同类型城市水环境中微塑料分布特征及潜在风险是十分必要的。本文以合肥市为例,研究了其城市河道(南淝河)和生活污水厂中微塑料污染情况,并选择了一类常用的工业抑菌剂(对羟基苯甲酸甲酯)作为研究对象,探究了微塑料对它的吸附富集能力。最后结合上述研究成果提出了同类型城市水环境微塑料污染治理思路和注意事项。主要结论如下:(1)微塑料在南淝河上下游、支干流呈现出浓度的显著差异性(P<0.05),浓度范围为0.80～27.00 items/L(平均浓度为10.92±8.47 items/L)。微塑料的主要形状、颜色和尺寸分别为微球、白色和50～333μm。PE和PP是抽样调查的微塑料中的主要聚合物类型。基于聚合物类型的生态风险评估显示南淝河微塑料污染处于中等偏上的风险等级,而基于浓度的生态风险评估则显示偏低的风险等级。污水处理厂是微塑料进入水环境的最关键途径,且会显著地影响周围河道内微塑料的含量水平。常规的环境管理措施在很大程度上可以有效控制微塑料污染,减小微塑料从上游或支流向下游汇入的可能,从而区段性的减弱微塑料污染水平。(2)南淝河流域内三座城市污水厂原水中微塑料浓度分别为76.6±2.5、67.3±4.0、98.7±7.7 items/L,而出水浓度分别为14.8±0.6、17.2±0.6、23.0±0.4 items/L,整体上最高去除率可达80.68%,其中一级处理较二级处理和三级处理展现出了更为突出的微塑料去除能力。而三座污水厂中微塑料虽均以PE、PP、PS为主,但偏离市中心的两座污水厂中微塑料的多样性均高于市中心的污水厂。此外,郊区的污水厂对城市水环境的潜在风险水平远高于市区的污水厂。(3)微塑料与对羟基苯甲酸甲酯的协同作用研究表明,PVC、PET、PE和PS对对羟基苯甲酸甲酯的吸附过程均以物理吸附为主。机理上,包括静电作用、氢键形成和π-π键形成,而吸附速率受到了内部扩散和外部扩散的共同控制。高盐度、高pH、金属离子均会抑制吸附,而低尺寸、低pH则可以促进吸附。其中,PVC因其分子中含卤素具有更强的吸附能力,理论最大吸附量分别为1.269、1.038、0.769和0.656 mg/g。(4)当前国内外微塑料污染治理政策和技术环境良好,对此可以提出以减少塑料制品生产和使用为主,以开发生物降解技术并提高污水处理厂中微塑料去除效率为辅的城市水环境微塑料污染治理策略。本研究的相关研究成果可为其他城市水环境微塑料污染的研究和治理体系构建提供思路和参考,为我国生态文明建设添加助力。

关键词： 微塑料   空气沉降   被动采样   人居环境   污染特征  

摘要： 环境微塑料(<5 mm的塑料颗粒)的污染特征是当前国际上微塑料研究的热点方向之一。大量野外调查表明,微塑料广泛分布于水体、土壤和生物体等环境介质,但空气环境微塑料分析监测方法相对不成熟,微塑料污染特征研究起步相对较晚且鲜有报道。人居环境的空气质量与人类生活息息相关,研究人居环境空气微塑料的监测分析技术和污染特征对丰富微塑料环境调查数据和明确其潜在人体健康风险具有重要意义。本研究主要选取上海市某高校校园环境作为人居环境的典型代表,开展校园环境空气微塑料污染特征长期监测,结合室内环境空气微塑料模拟实验及分子生物学手段,探讨人居环境空气中微塑料的污染特征、主要来源、影响因素、其作为人类致病菌潜在载体的可能性及评估人体微塑料暴露水平,主要研究内容和结果如下:(1)人居环境空气中微塑料调查分析方法的制定。选取校园室外(校门口、空地)和室内(宿舍、办公室、楼道)共5个采样点,同时通过主动和被动采样法采集空气微塑料样品,并通过显微红外(μ-FTIR)、显微拉曼光谱法(μ-Raman)或尼罗红染色法进行鉴定。结果表明,在显微镜下观察(80×),主动采样法采集的样品中约40%疑似微塑料的尺寸<50μm,由于显微镜下手动挑拣和μ-FTIR检测限(20μm)的限制,无法通过μ-FTIR鉴定;由于荧光或添加剂干扰、样品易被激光灼烧等限制,也无法通过μ-Raman(检测限为500 nm)鉴定;同时,由于选择性较弱,无法通过尼罗红染色准确识别。相较而言,被动采样法采集的样品中,超过99%疑似微塑料的尺寸>50μm,可通过显微镜观察结合μ-FTIR鉴定实现准确定性和定量。被动采样法采集环境空气微塑料样品(平行样品CV值<20%)联合μ-FTIR技术具有可行性强、时间和经济成本较低、操作流程简单、不易损失样品或引入污染等优点,通过优化实验确定了单次采样时长为24 h,采样容器敞口面积不小于0.125 m

关键词： 可生物降解地膜   微塑料   植物-土壤反馈   红小豆   文献计量  

摘要： 土壤中的微塑料问题日益严重,逐渐受到广泛关注,农业生态系统中地膜残留是微塑料的主要来源之一。在绿色可持续发展的背景下,可生物降解地膜代替传统地膜被广泛推行,但其可降解特性具有一定的前提,其在土壤环境中仍会存在较长的时间,由于其更易于分解形成微塑料,对生态环境中具有潜在威胁。本研究通过文献计量分析方法对Web of Science中与土壤微塑料相关的文献进行收集分析发展现状与研究热点;再通过盆栽试验(设置8种作物、3个浓度可生物降解微塑料处理),探究可生物降解微塑料(Bio-MPs)对不同作物影响的作用机制,并在收获后种植红小豆探究Bio-MPs污染的土壤与不同作物对后茬作物的土壤-植物反馈机制,探索有效缓解Bio-MPs污染的种植体系。本研究获得的主要研究结果如下:(1)不同作物对种植土壤中Bio-MPs添加的响应不同,Bio-MPs对多数作物的生长存在抑制。Bio-MPs抑制了:红小豆叶面积、叶绿素;白菜的根长、根直径、根面积、叶干重;茄子的叶干重、叶面积;萝卜的根长、根直径、根面积、叶面积、叶干重;草莓的地上部生物量、地下部生物量、根长、根面积、根直径、SPAD、叶面积、叶干重;辣椒的地下部生物量。然而,Bio-MPs促进了黄瓜的地上部生物量、地下部生物量、根面积、根长、叶面积、叶干重。(2)Bio-MPs对作物的影响程度与其浓度的有关:黄瓜地上部生物量在1%Bio-MPs浓度处理下最高,但在2.5%Bio-MPs处理下出现下降趋势;辣椒的地下部生物量在1%Bio-MPs处理下显著低于0%和2.5%Bio-MPs浓度处理。(3)土壤中的Bio-MPs会在一定程度上增加土壤有机碳的含量,可以作为土壤微生物的潜在碳源,同时会影响土壤养分变化,对土壤养分平衡造成威胁。(4)后茬红小豆的生长指标与Bio-MPs浓度相关性分析显示,Bio-MPs浓度与地上部磷含量、株高、叶面积、地上部干重、叶干重呈显著负相关,与地下部生物量呈正相关。Bio-MPs可能通过影响红小豆植株根系磷吸收进而影响红小豆植株地上部生长。(5)通过隶属函数法确定在1%Bio-MPs浓度下各处理得分排名依次为萝卜>草莓>红小豆>茄子>白菜>黄瓜>番茄,在2.5%Bio-MPs浓度下黄瓜>萝卜>红小豆>番茄>茄子>草莓>白菜。综合来看,评分从高到低的排序依次为萝卜>红小豆>茄子>黄瓜>草莓>番茄>白菜。萝卜前茬处理下的隶属函数值最大为0.0511,萝卜-土壤反馈体系下红小豆植株对1%Bio-MPs添加的响应最小,黄瓜-土壤反馈体系下红小豆植株对2.5%Bio-MPs添加的响应最小。总结,在高浓度Bio-MPs污染土壤下较适宜种植黄瓜;在低浓度Bio-MPs污染土壤下为了不产生连作效应可选择萝卜-红小豆轮作体系,从而缓解微塑料对作物的生长的负效应。