摘要
微塑料具有颗粒较小、比表面积大的特点,对有机污染物的吸附能力较强,是影响有机污染物环境行为的重要因素。目前,关于微塑料吸附有机污染物的研究多集中在单一水质条件对吸附的影响。然而,环境因素复杂多变,尚缺乏多种因素变化(即复合因素)对微塑料吸附有机污染物的研究。溶解性有机质(如腐殖酸)是重要的水质指标,可与有机污染物相互作用影响其水溶解度,还可以被微塑料吸附,改变微塑料的表面化学性质。不仅如此,溶解性有机质的构象和所带电荷等分子性质受其他水质条件的影响(如pH和盐度)。这些都将影响微塑料吸附有机污染物的行为。因此,本论文选择新制和老化聚乙烯(PE和APE)和聚苯乙烯(PS和APS)微塑料,两种不同极性的有机污染物(菲和阿特拉津),研究了单一水质条件(pH、盐度、腐殖酸)和复合水质条件对新制和老化微塑料吸附水中有机污染物行为的影响与机制。论文取得的主要成果如下: (1)老化后PE和PS微塑料表面孔隙增多,极性增强。这四种微塑料对菲和阿特拉津的吸附等温线符合Freundlich模型(R2>0.91);对菲的吸附能力(lgKf)依次为APE>PE>PS>APS,吸附由分配作用主导;APE和APS对阿特拉津的吸附能力高于PE和PS,吸附由分配和表面吸附共同主导。此外,同种微塑料对菲的吸附能力强于阿特拉津的吸附能力,与这两种污染物的疏水性有关。 (2)单一水质条件下微塑料对菲和阿特拉津的吸附结果显示,这四种微塑料对菲和阿特拉津的吸附量均呈现随pH值先升高再下降的趋势,且吸附量最大值出现在等电点附近。这四种微塑料对菲和阿特拉津的吸附量随盐度(Na+和Ca2+浓度)的变化与pH刚好相反。并且盐度和pH对PE和APE吸附影响均显著低于PS和APS。菲在PE和APE上的吸附量受腐殖酸浓度影响很小,而在PS和APS上的吸附量显著增加。腐殖酸对这四种微塑料吸附阿特拉津的影响很小。 (3)复合水质条件的影响结果显示,相同pH条件下,Ca2+浓度对这四种微塑料吸附腐殖酸的影响显著高于Na+。并且随Ca2+浓度增加,微塑料对腐殖酸的吸附量显著增大。相同Na+/Ca2+浓度条件下,离子浓度越低,pH对腐殖酸在微塑料上吸附的影响越显著。复合水质条件下(不同Na+/Ca2+浓度和pH),腐殖酸显著影响微塑料对菲和阿特拉津的吸附。相关性结果显示,无论加入Ca2+还是Na+的溶液中,多数情况下微塑料对菲的吸附量与对腐殖酸的吸附量显著正相关;而阿特拉津刚好相反,呈显著负相关。静电作用和腐殖酸构象的变化是复合水质条件影响微塑料吸附菲和阿特拉津的主要机制。