土壤中微塑膠的環境行為及其生態效應研究

《土壤中微塑膠的環境行為及其生態效應研究》是依託中山大學，由曾鋒擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：土壤中微塑膠的環境行為及其生態效應研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：曾鋒
• 依託單位：中山大學

中文摘要

廢棄塑膠已成為全球環境問題。在自然環境中，塑膠廢棄物受光照、機械等作用裂解為微小的塑膠碎片，稱為微塑膠/Microplastics。微塑膠具較大表面積和表面疏水性, 強烈吸附環境中疏水性有機物質，進而影響其環境行為；微塑膠被生物攝食，除阻塞消化道外，可在消化過程中釋放其吸附的毒害物質及其助劑，蓄積於生物體內，也可能通過食物鏈進行遷移或生物放大，威脅生態系統。微塑膠已作為新型污染物列入水體毒害污染物名單之中。但，迄今鮮見土壤中微塑膠的環境行為及其生態效應研究。本項目將建立土壤微塑膠的分離分析方法，研究土壤環境中微塑膠的吸附與淋濾動態，探討其輸入對土壤物質遷移的影響規律，闡明土壤物質與微塑膠協同運移機制；為進一步探討土壤環境微塑膠的分異機制及其生態效應提供科學依據，具有重要理論意義。

結題摘要

廢棄塑膠已成為全球環境問題。在自然環境中，塑膠廢棄物受光照、機械等作用裂解為微小的塑膠碎片，稱為微塑膠/Microplastics。微塑膠具較大表面積和表面疏水性, 強烈吸附環境中疏水性有機物質，進而影響其環境行為；微塑膠被生物攝食，除阻塞消化道外，可在消化過程中釋放其吸附的毒害物質及其助劑，蓄積於生物體內，也可能通過食物鏈進行遷移或生物放大，威脅生態系統。微塑膠已作為新型污染物列入水體毒害污染物名單之中。本項目設計並成功製作土壤微塑膠分離裝置。利用階梯密度梯度柱，結合顯微紅外技術，建立了土壤中微塑膠的分離分析方法。研究了水體環境中微塑膠團聚動力學特性；探討了pH、電解質和天然有機物等因素對其穩定性的影響；結合土壤環境中微塑膠的吸附與淋濾動態，闡明了微塑膠輸入對土壤物質遷移的影響規律，為加深對微塑膠環境行為和生態風險的認識，揭示土壤物質與微塑膠協同運移機制提供科學依據奠定了基礎。主要結論如下：（1）設計並成功製作土壤微塑膠分離裝置；利用階梯密度梯度柱，結合顯微紅外光譜技術，建立了土壤中微塑膠的分離分析方法；套用於土壤中微塑膠的分離分析，獲得了滿意的結果。（2）以聚苯乙烯(Polystyrene, PS)微塑膠（ 7-9微米）為對象，研究了pH、電解質和天然有機物等因素對水環境微塑膠凝聚動力學的影響。水體pH升高，可使PS微塑膠穩定性增強；電解質存在，可使PS微塑膠的Zeta電位減小，促進凝聚的發生。溶解有機質存在可通過空間位阻效應顯著增強水體中PS 微塑膠的穩定性。水環境中聚苯乙烯顆粒凝聚過程可分為慢速凝聚和快速凝聚兩個階段，符合經典膠體穩定性（Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek，DLVO）理論。（3） 採用填充柱淋溶實驗，研究聚氯乙烯（polyvinylchloride, PVC）微塑膠在石英介質中遷移特性，考察其縱向淋溶過程及其在介質中持留量的影響作用。淋洗溶液pH改變PVC微塑膠 Zeta電位，影響其與多孔材料的靜電排斥作用；隨著離子強度的增加，PVC微塑膠更加易於團聚，PVC微塑膠粒徑增大，遷移減小，與DLVO 理論相符；溶解有機質濃度的存在， PVC微塑膠的穩定性增加，並通過影響VC微塑膠和介質之間的空間位阻斥力和靜電斥力，增強PVC微塑膠在VC微塑膠遷移能力。多孔介質顆粒粒徑大小改變，淋洗速率高低也影響其持留分布特性。