| 光照、冻融协同作用下聚丙烯微塑料的老化机制及溶出物释放特征 |
| 摘要点击 210 全文点击 2 投稿时间：2025-04-08 修订日期：2025-07-16 |
| 查看HTML全文
查看全文 查看/发表评论 下载PDF阅读器 |
| 中文关键词 微塑料（MPs） 老化机制 光照 冻融 协同作用 溶出物释放 |
| 英文关键词 microplastics（MPs） aging mechanisms light freeze-thaw combined action release of leachables |
| DOI 10.13227/j.hjkx.202504089 |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 陈丽昕 | 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院, 呼和浩特 010018
内蒙古农业大学旱区水工程生态环境全国重点实验室, 呼和浩特 010018
内蒙古乌梁素海湿地生态系统定位观测研究站, 巴彦淖尔 015000 | 13191460173@163.com | | 刘禹 | 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院, 呼和浩特 010018
内蒙古农业大学旱区水工程生态环境全国重点实验室, 呼和浩特 010018
内蒙古乌梁素海湿地生态系统定位观测研究站, 巴彦淖尔 015000
内蒙古自治区水资源保护与利用重点实验室, 呼和浩特 010018 | yuliu@imau.edu.cn | | 史小红 | 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院, 呼和浩特 010018
内蒙古农业大学旱区水工程生态环境全国重点实验室, 呼和浩特 010018
内蒙古乌梁素海湿地生态系统定位观测研究站, 巴彦淖尔 015000
内蒙古自治区水资源保护与利用重点实验室, 呼和浩特 010018 | | | 卢俊平 | 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院, 呼和浩特 010018
内蒙古农业大学旱区水工程生态环境全国重点实验室, 呼和浩特 010018
内蒙古乌梁素海湿地生态系统定位观测研究站, 巴彦淖尔 015000
内蒙古自治区水资源保护与利用重点实验室, 呼和浩特 010018 | | | 李涵 | 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院, 呼和浩特 010018
内蒙古农业大学旱区水工程生态环境全国重点实验室, 呼和浩特 010018
内蒙古乌梁素海湿地生态系统定位观测研究站, 巴彦淖尔 015000 | |
|
| 中文摘要 |
| 环境中的微塑料在光照、高温和机械等作用下会发生老化，释放纳米塑料和可溶性有机物，进而对环境产生更严重的影响. 寒冷地区水体和土壤表面微塑料通常同时受到光照和冻融作用的影响，但协同作用下微塑料的老化机制和溶出物释放特征仍不清晰. 通过冷冻模拟试验探究了不同时间段光照、冻融协同以及单因素作用下聚丙烯微塑料（PP-MPs）的表观特征、官能团变化过程以及溶出物释放特征. 结果表明，光照老化处理后，PP-MPs表面出现孔洞和褶皱，而冻融处理后，PP-MPs表面出现裂缝和剥落，协同老化处理后，PP-MPs表面的破损程度明显大于单因素老化处理. 使用羰基指数和羟基指数评估微塑料的老化程度结果显示，冻融和协同处理后PP-MPs羟基和羰基指数增加的倍数更高，老化程度更严重. 在光照、冻融和协同处理条件下，PP-MPs的5个典型峰反应的先后顺序分别为：—CH3 → —OH → C=O → C—C → —CH2、—CH3 → —OH → —CH2 → C—C → C=O和—CH3 → C—C → —CH2 → C=O → —OH；PP-MPs释放DOC量分别在-0.076~1.843、-0.076~1.778和0.086~1.803 mg之间变化，均呈现先升高而后下降的趋势. PP-MPs释放的纳米塑料丰度分别在1.16×109~4.34×1010、1.87×109~3.12×1010和1.87×109~3.12×1010 particles·mL-1间变化，光照条件下，纳米塑料丰度随着时间增加而增加，粒径随着时间延长而减小；冻融作用和协同作用下，纳米塑料丰度均呈现减小趋势，粒径均呈现增加趋势. 研究可为明晰寒冷地区微塑料的环境效应以及老化机制提供理论依据. |
| 英文摘要 |
| Microplastics in the environment can age under the influence of light， high temperature， and mechanical forces， releasing nanoplastics and soluble organic matter， which in turn have more severe impacts on the environment. In cold regions， microplastics in water and soil surfaces are usually affected by both light and freeze-thaw cycles， but the aging mechanism and the release characteristics of solubles under their combined effects remain unclear. This study investigated the apparent characteristics， changes in functional groups， and release characteristics of solubles of polypropylene microplastics （PP-MPs） under different durations of light， freeze-thaw， and combined aging treatments through a freezing simulation experiment. The results showed that after light aging treatment， holes and wrinkles appeared on the surface of PP-MPs， while after the freeze-thaw treatment， cracks and peeling occurred. After the combined aging treatment， the degree of damage on the surface of PP-MPs was significantly greater than that under the single-factor aging treatments. The increase in the hydroxyl and carboxyl indices of PP-MPs was higher after freeze-thaw and combined treatments. Under light， freeze-thaw， and combined treatments， the order of the five typical peaks of PP-MPs was： —CH3 → —OH → C=O → C—C → —CH2， —CH3 → C—C → —CH2 → C=O → —OH， and —CH3 → C—C → —CH2 → C=O → —OH， respectively. The concentration of DOC released by PP-MPs changed within the ranges of -0.076 mg-1.843 mg， -0.076 mg-1.778 mg， and 0.086 mg-1.803 mg， respectively， showing an initial increase followed by a decrease. The abundance of nanoplastics released by PP-MPs changed within the ranges of 1.16×109-4.34×1010 particles·mL-1， 1.87×109-3.12×1010 particles·mL-1， and 1.87×109-3.12×1010 particles·mL-1， respectively. Under light conditions， the abundance of nanoplastics increased with time， and the particle size decreased with time. Under freeze-thaw and combined treatments， the abundance of nanoplastics decreased， and the particle size increased. This study can provide a theoretical basis for clarifying the environmental effects and aging mechanisms of microplastics in cold regions. |
