摘要
农药是重要的农用物资产品，但不科学、不规范的施用会对土壤和水体等环境造成污染。塑料农膜在农产品种植过程中起到保水、保墒的作用，然而在自然环境暴露下，它们会降解为微米级塑料颗粒。近年来，在各地的水体和土壤中均检测到了大量的微塑料，其中聚乙烯、聚丙烯及聚苯乙烯是最常见的类型。由于微塑料粒径小、比表面积大、疏水性强，它们会吸附环境中残留的农药分子，使农药污染更容易在生态系统中持续和传播。因此，开展微塑料对农药分子的吸附行为和吸附机理研究至关重要。本论文研究了覆膜栽培作物玉米上常用药剂氟硅唑（FLU）和氟环唑（EPO）在两种微塑料聚乙烯（PE）和聚苯乙烯（PS）上的吸附行为和吸附机理，主要得到以下结论： （1）明确了微塑料对农药的吸附量受微塑料和农药性质的影响。对于同种微塑料，粒径小的对农药分子的吸附能力更强（100μm PS＜10μm PS；100μm PE＜10μm PE）（p＜0.05）。对于不同种类塑料，10μm PE（FLU：171.5μg/g和EPO：153.4μg/g）对两种农药的吸附能力高于10μm PS（FLU：142.6μg/g和EPO：99.8μg/g）（p＜0.05），原因可能是PE的结晶度低于PS且PE的表面更加粗糙。此外，与原始微塑料相比，经高温老化后的PE对两种农药的吸附量显著降低（FLU：138.39μg/g＜171.5μg/g；EPO：111.6μg/g＜153.4μg/g）（p＜0.01）。对于不同农药，两种微塑料对FLU的吸附能力均强于EPO，原因可能是FLU的疏水性强于EPO。 （2）微塑料对农药的吸附受环境因素影响。随着溶液pH值从6.0增加到9.0，微塑料对农药的吸附量逐渐增加；0.05%NaCl添加下的离子强度使微塑料对农药的吸附量增加，而较高的离子强度使吸附量下降；溶解性有机质（DOM）使微塑料对农药的吸附量下降，与FLU相比，DOM对EPO吸附的抑制作用更强。与单一农药体系相比，二元农药体系中微塑料对两种农药的吸附量均显著下降（p＜0.01），两者发生了竞争性吸附，且两种体系中微塑料对FLU的吸附量始终高于EPO。 （3）微塑料对农药的吸附机理研究。吸附动力学研究表明，微塑料对农药分子的吸附更符合拟二级动力学模型（R2=0.9920-0.9983），表明可能发生表面吸附、传质和颗粒内扩散现象。吸附等温线研究表明，微塑料对农药分子的吸附更符合Freundlich模型（R2=0.9856-0.9970），表明是不均匀表面上的多层吸附。通过拟二级动力学模型计算的Qe值和Freundlich模型计算的KF值均遵循PE＞PS和FLU＞EPO的顺序，与实际吸附量结果相一致。吸附热力学研究表明，吸附是自发、吸热的过程；PE对FLU在相同温度下表现出最低的ΔG值（-12.0355kJ/mol--11.1485kJ/mol），这解释了PE对FLU具有最大吸附量的原因。FT-IR分析表明，物理吸附在吸附过程中起着关键作用。XPS分析进一步证实两种MPs对目标药剂存在吸附作用，且氢键和卤键可能会促进吸附过程发生。考虑到影响MPs吸附农药能力的因素，推测吸附主要是依靠疏水作用。此外，由于PS结构中存在苯环，吸附还可能存在π-π相互作用。
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