关键词： 聚苯乙烯微塑料/纳米塑料   吸附动力学   四环素   AGS细胞   毒性  

摘要： 微塑料是指粒径小于5 mm的塑料碎片,具有体积小、比表面积大的特点,作为一种新型污染物已经被广泛关注,其表面极易吸附周围环境中的污染物,如:重金属、持久性污染物、抗生素等。抗生素作为环境污染物也备受重视,迄止目前,微塑料与抗生素复合物对人体健康危害尚不清楚,在微塑料吸附抗生素后经食物链传递作用,进入人体,危害人体健康。本课题研究聚苯乙烯微塑料与四环素的吸附动力学及其复合物对人胃癌(AGS)细胞的损伤机制,为微塑料复合抗生素后对人体健康影响提供理论依据。主要研究内容及结果:(1)不同尺寸聚苯乙烯(PS)微纳米塑料的合成。采用乳液聚合法聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)和聚苯乙烯纳米塑料(PS-NPs),通过调整苯乙烯单体和引发剂AIBA的配比,合成不同尺寸PS-MPs和PS-NPs并使用SEM表征,实验结果表明在55℃,苯乙烯单体配比为10%,AIBA配比0.3%时合成500 nm PS-MPs;在90℃,苯乙烯单体配比为1%,AIBA配比为0.0005%时合成60 nm PS-NPs。(2)PS-MPs和PS-NPs吸附四环素(TC)的动力学研究。确定标准曲线在TC浓度范围为0.5-50 mg/L线性良好。对吸附动力学研究,表明PS-MPs和PS-NPs对不同浓度的TC吸附在360 min达到吸附平衡,PS-MPs和PS-NPs最大吸附量分别为23.573 mg/g和28.980 mg/g。60 nm PS-NPs对TC浓度变化1、5、10、50、100 mg/L吸附量有正比关系,且比500 nm PS-MPs对TC浓度变化1、5、10、50、100 mg/L吸附量的正相关性强,吸附过程符合伪一模型。(3)PS-MPs和PS-NPs对AGS细胞损伤机理研究。通过MTT法测定PS-MPs和PS-NPs对细胞活力影响,结果表明PS-MPs和PS-NPs暴露组降低细胞活力;使用DCFH-DA探针检测胞内ROS,与500 nm PS-MPs相比,600mg/L的60 nm PS-NPs诱发细胞ROS产生量明显增加;JC-1探针测线粒体膜电位结果表明60 nm PS-NPs,500 nm PS-MPs使膜电位降低;彗星实验表明60 nm PS-NPs和PS-TC NPs,500 nm PS-MPs和PS-TC MPs可对细胞DNA破坏,并且与500 nm PS-MP相比,60 nm PS-NP造成显著的DNA断裂;而且,PS-MPs和PS-NPs均可以使细胞凋亡蛋白bax和bcl-2的过量表达,影响Akt-m TOR信号通路中关键蛋白表达,促进细胞凋亡。综上,本研究使用乳液聚合法合成了500 nm PS-MPs和60 nm PS-NPs;PS-MPs和PS-NPs对TC吸附量与TC浓度正相关,吸附模型拟合结果表明吸附TC动力学过程符合伪一阶模型;PS-MPs和PS-NPs对细胞损伤结果为诱导ROS产生、DNA断裂、线粒体膜电位下降、凋亡蛋白表达并激活Akt-m TOR信号通路;与TC复合的PS-MPs和PS-NPs对AGS细胞毒性的所有实验均大于只有PS-MPs和PS-NPs暴露组。本研究证实了60 nm PS-NPs比500 nm PS-MPs对细胞毒性更大。

摘要： 发表在最新一期《科学》上的一篇论文显示,在美国西部偏远的荒野地区和国家公园,每年都会落下大约1000吨或更多的塑料粉尘。多达1/4的微小塑料碎片可能来自附近城市的风暴,而其余的则源自更远的地方。这项研究首次梳理了微塑料的地理起源,进一步证明了此类污染在世界范围内是普遍存在的。犹他州立大学生物地球化学家、该论

关键词： 微塑料   珠江   南薰礁   表层水   鱼  

摘要： 微塑料是一种新型污染物,在世界各地的河流、湖泊、海水、土壤、沉积物中都有发现微塑料的踪迹,甚至在一些水生生物和哺乳动物体内也发现了微塑料的存在。微塑料对环境的危害很大,比如作为有机污染物的载体在环境中迁移,与有机污染物产生复合毒性效应,释放有毒单体进入环境中,被动物摄食堵塞损害其器官,进而直接影响到生物体的正常生长发育,甚至通过食物链直接威胁到人类的健康。珠江是中国第三长河流,流域人口约占我国总人口数的1/8,是华南重要的淡水生态系统,并且珠江三角洲是我国重要的塑料制业中心。南薰礁位于南海南沙群岛,被许多发展中国家包围,近年来的经济发展和人口增长导致近海地区环境中的污染物增加。目前,关于珠江流域及南沙群岛微塑料污染的研究较少。本研究通过采样器加筛网过滤的方法采集珠江广州市段表层水体、南沙群岛之一南薰礁附近的表层水和野生鱼类,分析其中微塑料的丰度、形态等特征,并通过拉曼光谱检测其聚合物类型,进而推断微塑料污染来源。为我国南方微塑料污染监测提供基础数据。本研究主要结果如下:(一)本研究对珠江口及广州沿岸城市段水中塑料微粒的丰度及分布进行了研究。在所有的采样点水体中都发现了微塑料颗粒,城市段和河口段的平均微塑料丰度分别为19860 n/m和8902 n/m。超过80%的微塑料尺寸小于0.5 mm。微塑料的主要形状是薄膜、碎片和纤维,颜色大部分是蓝色或透明的。此外,这些微塑料最常见的聚合物类型是聚酰胺(26.2%)和赛璐玢(23.1%),聚酰胺在食品包装行业中使用广泛,赛璐玢通常用于香烟和食品包装纸。推测来自城市的垃圾和污水可能是珠江微塑料的主要来源。(二)本研究在南薰礁附近采集了15份表层水和35份鱼的样本。在所有的采样点水体中都发现了微塑料颗粒,表层水样品中微塑料的平均浓度为1733 n/m。在鱼类黑边角鳞鲀、钩鳞鲀、尾纹九刺鮨、缰纹鳞鲀、红牙鳞鲀、日本刺尾鱼、短吻鼻鱼的胃肠道内均有微塑料堆积,平均丰度为3.1颗/条。鱼类摄入的微塑料主要是纤维,大部分是透明的或蓝色的。在地表水样品发现的微塑料中,蓝色微珠是主要类型,占所有微塑料颗粒的76.5%。在水样和鱼类样品中,微塑料的尺寸大部分在0.5 mm以下。经分析,渔业活动和人类生活污水可能是南海南沙群岛微塑料污染的主要来源。通过对珠江广州市段、南薰礁表层水体中和野生鱼类胃肠道内的微塑料丰度、污染特征的调查,证明了微塑料污染在珠江和南沙群岛的广泛存在,并且已经对研究区域内的鱼类生存产生了威胁。不同的研究区域中,微塑料的丰度和形态特征存在差异,这些微塑料会成为其他污染物的载体,并在淡水和海洋环境中迁移扩散,未来对环境中微塑料的生态效应和迁移过程应更加关注。并且我们的研究有效鉴别了珠江广州市段和南沙群岛微塑料污染的来源,为研究微塑料源头控制提供了科学依据。

关键词： 微(中)塑料   辽河保护区   污染特征   生态风险评估  

摘要： 微塑料引起的环境污染问题已成为全世界关注的焦点。广泛分布的微塑料及其自身携带的有毒物质和表面吸附的污染物不仅可对生物造成物理损伤,还可严重危害生物生存、种群繁衍及生态的安全。近年来,大多数研究集中于海洋环境的水体、沉积物和生物体内微塑料的分布、来源及生物效应等方面,关于汇集各种污染物质、人类活动强度高的内陆淡水河流和流域土壤附近的微塑料污染研究却较少。辽河保护区水文条件易受经济活动影响,是我国污染最严重的河流之一。因此,本论文以我国辽河保护区为研究区域,基于密度分离原理,对微(中)塑料形状、粒径、颜色和丰度进行分类及统计,并利用显微傅立叶变换红外光谱仪(μ-FTIR)对其化学成分进行测定。进一步揭示该区域微(中)塑料的分布特征、可能的影响因素及潜在来源,以补充我国在内陆淡水河流和流域土壤微塑料污染分布方面的基础数据。在此基础上,以聚合物类型为评估指标,结合其危害评分,初步对辽河保护区不同环境介质中微(中)塑料的污染风险进行评估,为建立全面的风险评估模型和微塑料的污染治理提供基础数据和理论支撑。主要研究结果如下:⑴辽河保护区河流水体微(中)塑料的污染特征以辽河保护区32个站点的河流表层水体为研究对象,所有站点普遍存在微(中)塑料污染,其丰度范围介于(0.02±0.03.42±0.03)n·L之间,平均丰度为0.11±0.10 n·L。其中,沈阳市新民市(站点L18)微(中)塑料丰度最高,其次是铁岭市昌图县(站点L01),丰度最低点位于铁岭市开原市(站点L10)。采样点周边环境如旅游、渔业、物流公司、塑料加工厂、服装厂、污水厂、居民生活及工业活动产生的固体废弃物和含纤维污水的排放等是造成河流水体微(中)塑料高丰度的主要原因。河流水体形状以纤维类为最(91.86%),其次是薄膜类(4.07%)和碎片类(3.17%)。微(中)塑料的最小粒径为143μm,并以<1000μm为主(38.01%)。颜色以蓝色(43.89%)为主,其次为黑色和白色。水体中共检出16种成分,以Rayon数量最多(56.11%),其次是PES(19.46%)和PET(7.69%)。此外,Rayon、PES和PET微(中)塑料以纤维状为主(>90%),PE以薄膜和纤维为主(各占50%)。PP以纤维(50%)、薄膜(25%)和碎片(25%)为主。综上,水体周边居民洗衣废水排放的含有合成纤维的生活污水、广泛使用的渔网、鱼线及工业废水的排放可能是表层水体纤维状微(中)塑料的潜在来源。相较于国内外其他研究(表层水0.3345.00 n·m),辽河保护区河流水体微(中)塑料的污染处于偏低水平。⑵辽河保护区河流沉积物微(中)塑料的污染特征所有站点的表层沉积物中普遍存在微(中)塑料污染,各站点微(中)塑料的丰度存在显著性差异,其范围介于(6.67±1.1540.00±52.92)n·kg之间,平均丰度为(62.29±54.30)n·kg。其中,微(中)塑料最高丰度出现在沈阳市新民市(站点L19),其次是沈阳市沈北新区(站点L17),最低丰度出现在鞍山市台安县(站点L27)。工业活动(塑料加工与加工、邮局与快递物流、服装业)、农业活动(种植业、畜牧业和养殖业)、污水排放(生活污水和工业废水)和人口密度等因素共同对沉积物微(中)塑料污染水平产生影响。微(中)塑料形状以纤维类为主(43.48%),其次是碎片类(24.41%)和薄膜类(20.40%)。微(中)塑料的最小粒径为147.3μm,并以<1000μm为主(36.46%)。颜色以白色为最(39.13%),其次为黄色、黑色、蓝色。沉积物中共检出27种微塑料成分,以Rayon为主(32.44%),其次是其次为PS(19.46%)、SBS(7.02%)、PA(6.69%)、PET(4.01%)、PP(3.34%)及PE(2.34%)。其中,Rayon、PES、PET以纤维为主,PA及PP以碎片为主,PE以薄膜为主,PS以泡沫状为主。日用装饰、化妆品包装、制造行业及水产养殖中的泡沫浮标、渔业活动(渔网、渔具、绳索)的丢弃、沿岸居民区的生活污水和工厂产生的工业废水的排放可能是河流表层沉积物微(中)塑料的潜在的来源。相较于国内外其他研究(0.07.58 n·g),辽河保护区河流沉积物微(中)塑料的污染处于偏低水平。⑶辽河保护区流域土壤微(中)塑料的污染特征以32个站点的河流附近的土壤为研究对象,所有站点均观测到了微(中)塑料,丰度在(13.33±11.5586.67±133.17)n·kg之间,平均丰度为(145.83±211.46)n·kg。其中,微(中)塑料最高丰度出现在鞍山市台安县(站点L27),其次是沈阳市新民市(站点L21),最低丰度出现在铁岭市银州区(站点L12)。密集的村落、快递公司、塑料厂、服装厂等污染企业、农业活动(地膜覆

关键词： 微塑料   淡水环境   赣江   梯级水利枢纽   沉积物  

摘要： 微塑料(Microplastic)作为一种新型污染物,由于其在环境中广泛存在且难以降解,受到了国际社会的广泛关注,它能吸附环境中的污染物并通过食物链进行传递,对生态环境具有危害性。我国对微塑料的研究相对较晚,针对赣江微塑料污染状况也缺乏系统的研究。本研究以赣江水和沉积物为研究对象,在枯水期和丰水期采集水和沉积物样品进行分析。通过浮选分离方法以及傅里叶红外光谱鉴定技术,探究了赣江水和沉积物中微塑料的含量、粒径、颜色和类型,探究了赣江水和沉积物中微塑料的时空分布差异,并进一步阐明了水和沉积物中微塑料含量关系以及水和沉积物中微塑料含量与水质指标之间的关系。主要研究结果如下:(1)对研究区枯水期和丰水期水体中微塑料的含量进行调查,结果表明枯水期水体中微塑料的含量范围在0.5-4.95 ind/L,丰水期水体微塑料的含量范围在0.2-5.4ind/L,水体中微塑料形状类型以纤维状为主,颜色多样,粒径以小于1 mm为主。经傅里叶红外光谱仪鉴定,水体中微塑料的聚合成分主要为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯。本研究结果与其他区域水体的悬浮微塑料污染程度相比,处于中等水平。(2)通过对枯、丰水期沉积物中微塑料的含量进行调查,结果表明枯水期微塑料含量为247 ind/kg(10-1280 ind/kg),丰水期微塑料的含量为228 ind/kg(20-1150ind/kg),且赣江入湖南支微塑料含量显著高于北支、赣江中上游和湖区。沉积物中微塑料形状以纤维状为主,颜色以透明为主,枯水期小于1 mm的微塑料占主导,丰水期大于1 mm的微塑料占主导,沉积物中微塑料的聚合成分主要为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯-聚丙烯共聚物、乙烯醋酸乙烯醇。研究区沉积物中微塑料污染整体上处于中等水平。(3)赣江中上游受连续性梯级水利枢纽的影响,从河流形态向水库形态的变化过程中,微塑料含量降低,但在到达下游水库前,微塑料含量回升,从而保持在整个水库群中水体和沉积物中微塑料含量波动范围较小。(4)枯水期水体和沉积物中微塑料含量与水质指标相关性不显著。然而丰水期沉积物微塑料含量与TN、NH3-N、TP和PO4-P在P<0.01上显著相关,与DOC和CODMn在P<0.05上显著相关。梯级水库对微塑料有滞留效果,这也可能是沉积物微塑料含量与TN、TP等显著相关的原因,此外微生物的附着生长与氮磷具有相关性,而微生物附着生长也是导致密度小于水的微塑料沉入沉积物中的重要原因。

关键词： 水体环境   微塑料污染   自修复高分子防水材料   制备工艺   降解效率  

摘要： 为了改善高分子防水材料的自修复性能，提高使用寿命，降低维修成本，本论文研究开发了橡胶基自修复防水卷材和聚氨酯基自修复防水涂料。针对防水材料使用中产生的微塑料污染问题，开展了高级氧化技术在去除微塑料水污染中的应用研究，探讨了降解机理。　　1、橡胶基自修复防水材料研究：以改性高吸水性纤维、环氧树脂、天然橡胶等为原料，采用共混、流延、压延、硫化等工艺，制备了橡胶基自修复防水材料，考察了自修复防水材料的微观结构、机械性能、抗氧化性能、自修复性能及防渗透性能等。结果表明，自修复防水材料具有良好的力学性能，最大拉伸强度为1.83MPa，断裂伸长率达到700%以上。防水材料切断后24h可自修复，微观条件下裂口完全愈合，具有良好的力学性能，且在0.3MPa水压下2h内试样无水渗漏。　　2、聚氨酯基自修复防水涂料研究：以改性高吸水纤维、氧化锌、双组份聚氨酯防水涂料等为原料，制备了聚氨酯基自修复防水涂料。该涂层具有良好的力学性能，最大抗拉强度可达到1.83MPa，断裂伸长率达到795%。防水涂料完全切断后24h内可完成自修复，拉伸强度恢复率最高可达63%，断裂伸长率达到60%左右。　　3、高级氧化技术在去除聚氨酯微塑料水污染中的应用研究：采用过硫酸钾-硝酸铁、过硫酸钾-硫酸亚铁、过氧化氢-硫酸亚铁、过碳酸钠-硫酸亚铁四种高级氧化体系降解开展微塑料降解研究，探究了温度、pH等对降解效果的影响。研究表明，温度对高级氧化的影响最大，当反应温度从25℃提升到85℃，微塑料去除率可提升11%左右;pH的影响也较大，当反应温度为25℃，pH由2增加到6，过硫酸钾-硝酸铁体系氧化降解去除率可提高10%左右。对微塑料降解效率最高的是过硫酸钾-硝酸铁体系，在反应温度为85℃，pH为2时，微塑料去除率为59.5%。

关键词： 微塑料   海洋贻贝   海洋微藻   食物链   生物毒性效应   抗氧化系统  

摘要： 微塑料(粒径＜5mm)在海洋环境中分布广泛、难以降解、极易被海洋生物摄取与蓄积并通过食物链造成不同营养级生物的健康损害，该损害作用会因为食物链的生物放大作用而加剧，危害不容小觑。　　本项目以探究微塑料经过食物链传递所产生的生物毒性效应及其潜在机制为目标，以海洋双壳类生物-海洋贻贝(M. galloprovincialis)为中心模式生物，首先构建海洋典型的微藻-贻贝二级食物链研究模型，并通过环境典型污染物苯并芘经食物链传递的暴露实验，明确食物链传递在水体污染物生物致毒过程中的重要作用，验证了利用该二级食物链模型开展研究的可靠性与可行性。以此为基础，本项目最终以荧光聚乙烯颗粒(10-45μm)作为环境微塑料代表，利用构建的食物链模型，设计水体和食物链两种微塑料暴露途径，探究微塑料对微藻和贻贝所造成的生物毒性效应，以及通过食物链在海洋贻贝体内引起的响应变化与潜在机制。结果表明，水体微塑料可以与微藻吸附，不但造成微藻的生物应激响应，还会改变其自身表面特征，影响贻贝摄食;进入贻贝体内的微塑料呈现出显著的暴露浓度依赖性与生物组织特异性;显微定性观察显示，塑料颗粒可能在贻贝的摄食消化过程中被碎小化，进一步加剧随食物链传递的威胁。不同暴露途径下贻贝各生物水平标志物会发生响应变化，整体表现为暴露后滤食率升高、溶酶体膜稳定性下降、细胞DNA损伤加剧、抗氧化酶系统应激，其中以谷胱甘肽含量及相关酶(sod,gst,gpx等)基因表达水平变化最为敏感;而相对于水体暴露，微塑料通过食物链暴露会引起贻贝更多的生物蓄积(低、中浓度)以及更显著的应激响应，尤其是抗氧化酶系统，暗示增加贻贝体内的氧化压力、破坏氧化防御系统是微塑料经食物链传递引起生物毒性效应的潜在机制。　　综上所述，本项目应用模式生物海洋贻贝开展微塑料经微藻-贻贝食物链传递的研究，揭示了微塑料对不同营养级海洋生物的毒性效应及其组织功能相关性;明确食物链在微塑料生物致毒过程中的重要功能与潜在机制，为全面阐述海洋环境微塑料的生态毒性效应提供了重要的研究模型与科学依据。

关键词： 湛江红树林   微塑料   多溴联苯醚   多氯联苯   多环芳烃   来源分析   生态风险  

摘要： 湛江红树林自然保护区是我国大陆沿海面积最大的红树林自然保护区。为探究红树林沉积物中微塑料这一新型污染物和多溴联苯醚(Poly Brominated Diphenyl Ethers,PBDEs)、多氯联苯(Poly Chlorinated Biphenyls,PCBs)、多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)等3种持久性有机污染物的分布情况、生态风险以及影响因素,根据湛江市红树林分布现状,在廉江市、雷州市、麻章区(代表湛江市区)、遂溪县、徐闻县,共采集获取12个表层沉积物样品。用气相色谱质谱联用仪测定3种持久性有机污染物的分布现状,采用傅里叶显微红外仪鉴定微塑料种类类别。根据同系物组成结构,采用主成分分析、相关性分析等方法,分析了PBDEs、PAHs、PCBs的来源及其生态风险。根据采样点附近环境影响因素,判断微塑料的主要来源。此外,运用冗余分析法,探究以上几种污染物与环境、社会经济影响因子之间的关联性。主要结论如下:(1)湛江红树林沉积物微塑料的丰度为108.00-486.00 n/kg,平均丰度为333.00±127.60n/kg。粒径范围为200-500μm的微塑料占比最高(29.73%);形态上,纤维状占比最高(61.57%);而颜色分类上,白色透明和红色则构成了湛江红树林微塑料的主要颜色组成。显微红外结果显示,聚乙烯占比最高(57.89%),其次是聚丙烯(26.32%)、人造丝(10.53%)、聚酯纤维(5.26%)。渔业生产和河流运输是湛江红树林微塑料的主要产生方式。(2)湛江红树林沉积物中共检出14种PBDEs同系物,PBDEs含量为2.26-67.91 ng/g(平均23.32±18.18 ng/g),其中以湛江市区最高。PBDES同系物中penta-BDE、deca-BDE生态风险较高,应引起关注,nona-BDE风险也不可忽视;除廉江市高桥镇(ZJ1)、麻章区太平镇(ZJ10)为“中等风险”外,其余采样点均属于“高等风险”。(3)湛江红树林中,美国环保署(USEPA)严控的16种PAHs均被检出,PAHs含量为249.00-1079.84 ng/g,均值为494.30±259.33 ng/g。同系物比值法结果显示,PAHs来源主要是燃烧源,并受到石油产品燃烧和草木、煤炭燃烧的综合影响。基于加拿大环保部沉积物质量基准法(Sediment quality guidelines,SQGs)的结果表明,沉积物中PAHs产生负面影响的概率低于10%,生态风险较低;基于沉积物质量标准(Sediment quality criteria,SQCs)的结果显示,芴(Flu)具有中等生态风险。总体而言,湛江红树林沉积物中PAHs生态风险较低。(4)湛江红树林共检出11种PCBs同系物,其含量范围为0-18.30 ng/g,平均含量为5.86±5.14 ng/g;根据同系物组成,PCBs主要来源是通过大气沉降进入沉积物。PCBs含量符合我国海洋沉积物质量标准的第一类标准。沉积物质量基准法(SQGs)的生态风险评价结果显示,湛江红树林沉积物中PCBs没有生态风险。(5)冗余分析结果表明:微塑料与PBDEs显著正相关,说明微塑料和PBDEs具有相似来源或微塑料可作为PBDEs的载体共同进入沉积物中;PAHs与降雨量、TOC显著正相关(P<0.05),表明其来源可能与大气沉降污染有关,且沉积物中有机质含量越高越有利于PAHs的积聚;PCBs含量与GDP、人均GDP、工业总产值、农林牧渔业总产值、人口、城镇化率、用水总量等显著正相关(P<0.05),表明其含量受到了人类活动、社会经济因素等的显著影响。与其他研究区域相比,PBDEs、PCBs、微塑料含量处于中等偏下水平,PAHs含量处于较高水平。有机污染物中PBDEs生态风险较高,打击商用十溴联苯醚和五溴联苯醚的使用是降低PBDEs生态风险的可行措施。减少渔业养殖所附带的微塑料污染,提高沿海区域村庄生活废水的处理效率是降低微塑料污染的可行方式。控制微塑料含量可以减少携带的有机污染物进入沉积物。

关键词： 沉陷区   微塑料   重金属   吸附  

摘要： 微塑料作为一种新型的污染物,普遍存在于各种环境介质中,土壤中的微塑料对环境的影响很大,近些年受到越来越多的关注;在井工开采的条件下,原有的地貌会发生变化,形成大面积的采煤沉陷区,改变土壤中的水循环以及污染物的迁移转化特征,尤其是重金属的赋存。论文以淮北朱庄矿、淮南潘一矿作为研究区域,调查了微塑料污染状况,评价了重金属污染状况。选用典型的微塑料聚丙烯(PP)颗粒,实验研究了微塑料对重金属的吸附行为,探讨了采煤沉陷区微塑料与重金属的赋存特征。得出的主要结论如下:(1)微塑料的污染调查表明:研究区域朱庄矿以及潘一矿的土壤中均检测出有微塑料的存在;朱庄矿的表层土壤中微塑料丰度大于潘一矿,人为活动的影响可能是造成这种差别的主要原因;(2)重金属的污染状况评价表明:分析的六种重金属中(Pb、Zn、Cu、Cd、Ni、Cr),朱庄矿土壤中重金属铅超标1.4倍,潘一矿土壤中重金属锌超标4.8倍;两个矿区的土壤重金属污染状况均表现为良好,潜在生态风险指数均较小,但潘一矿区土壤状况整体上劣于朱庄矿区土壤;(3)微塑料对重金属的吸附行为研究表明:微塑料对四种重金属(Pb、Zn、Cu、Cd)的吸附过程能够用二级动力学模型较好的拟合,吸附行为在36小时可以达到平衡;动力学实验表明表面吸附和颗粒内扩散可能是微塑料对四种重金属的主要吸附机理。吸附等温数据使用Freundlich模型可以更好的拟合,Langmuir模型表明吸附过程均为有利吸附。微塑料对混合后的重金属进行吸附表明当混合吸附质浓度较低时,共存体系的存在对微塑料吸附铅、铜具有促进作用,随着混合浓度的增加,微塑料对四种重金属的吸附均受到抑制。离子浓度与吸附容量的关系不明确,K+浓度的增加会促进微塑料对Pb的吸附,抑制对Zn、Cu、Cd的吸附。图[21]表[16]参[121]

关键词： 微塑料   邻苯二甲酸二丁酯   吸附   聚集   生物可利用性  

摘要： 微塑料（MPs）作为一种新兴污染物,近年来对海洋生态系统造成巨大负担,严重威胁人类和其他生物的安全。邻苯二甲酸酯类是常见的增塑剂,在塑料制品中大量存在,在环境中与MPs广泛共存;同时作为一种环境激素,干扰海洋生物的正常生命活动。然而,目前鲜有关于二者在海洋生态系统中联合毒性作用的相关研究。因此,本研究以蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）和日本虎斑猛水蚤（Tigriopus japonicus）作为受试物种,聚苯乙烯微塑料（mPS）和邻苯二甲酸二丁酯（DBP）为研究对象,从个体水平和种群水平两个层面探讨二者的联合毒性效应,并对二者与受试物种间的相互作用及毒性机制作出进一步阐释。对于***,DBP的96 h-IC50为2.41 mg/L。mPS对***的抑制作用取决于粒径大小,0.1和0.55μm mPS的96 h-IC50分别为6.90和7.19 mg/L,但5μm mPS无抑制作用。基于反应加和模型的相互作用参数ρ在-0.309至5.845之间变化,表明联合作用随化学混合物的暴露浓度而变化,即当mPS浓度低于10 mg/L时,在DBP低浓度为拮抗作用,在DBP高浓度为协同作用;当mPS浓度高于10 mg/L时,联合作用类型为拮抗作用。修正后的RARS模型（将ρ作为暴露浓度的函数）能够较好的预测mPS和DBP对***的联合毒性。20 mg/L mPS能够降低DBP的浓度超过20%,而1 mg/L mPS在不同时间点对DBP的生物可利用性没有显著影响。微藻细胞体积、形态学复杂性和叶绿素荧光强度均会受到DBP和mPS的干扰。高浓度mPS下二元混合物对***产生的拮抗作用可能由同质及异质性聚集和DBP生物可利用性的降低共同导致。对于***,DBP的96 h-LC50为1.23 mg/L,而暴露在mPS中对其无明显的致死效应。类似地,联合后mPS对DBP的吸附能够导致DBP生物可利用性的降低,从而导致DBP的毒性降低。与急性毒性实验相反,DBP在较低浓度的暴露下对***的繁殖无显著影响,而mPS减少了无节幼体的数量并延长了产卵时间。与急性毒性实验一致的是,在慢性繁殖实验过程中也观察到mPS和DBP之间的拮抗作用,这可能是由于DBP的存在加剧了mPS的聚集。总体而言,本研究概述了mPS和DBP对于海洋浮游生物的综合毒性作用,有助于进一步评估mPS和DBP在海洋环境中的生态风险。