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离子类型、强度和铁氧化物影响下微塑料的迁移行为及模型计算

文献类型： 中文期刊

作者： 张然;于可飞;黄磊;陈雅丽;马杰;翁莉萍;李永涛

作者机构：

关键词： 微塑料（MPs）;迁移;离子类型;离子强度;铁氧化物

期刊名称：环境科学

ISSN： 0250-3301

年卷期： 2022 年

页码：

收录情况： EI（2022版） ; ; 北大核心（2020版） ; ; CSCD（2021-2022年度） ; ; 科技核心（2021版）

摘要： 土壤中的微塑料（MPs）作为一种新型污染物而被广泛关注，其迁移行为受到自身理化性质、土壤溶液化学组成和土壤矿物等因素的影响。目前，铁氧化物存在时，离子类型和离子强度对MPs迁移行为的影响机制尚不明确。通过稳定性实验和迁移实验，重点考察了离子类型、离子强度和铁氧化物对带有不同官能团聚苯乙烯微塑料（PSMPs）迁移行为的影响，并用胶体迁移模型、CD-MUSIC模型及DLVO理论探讨其迁移机制。结果表明，PSMPs在NaH2PO4背景下的稳定性最强，标准化浓度(c/c0)达到0.99，而在CaCl2背景下的稳定性相对弱，c/c0降低至0.94。不同离子种类对PSMPs的迁移行为产生不同影响，对于阳离子Na+和Ca2+，二价Ca离子有架桥作用和较强的电荷中和作用，更能阻滞PSMPs在石英砂中的迁移，出水溶液中PSMPs回收率低至（43.83±1.71）%且第二动力学位点上的一级保留系数K2a为1.54，铁氧化物会进一步加剧阻滞作用，回收率降低为（6.04±0.40）%且K2a升高为5.33；对于阴离子Cl-和PO43-，PSMPs在纯石英砂柱中的迁移主要受其自身表面电负性的控制，Cl-离子下PSMPs电负性更低，回收率升高[（92.95±0.63）%]且K2a降低（0.19），而当铁氧化物存在时，PSMPs的迁移则受控于载铁石英砂表面的Zeta电位。CD-MUSIC模型计算结果显示PO43-容易吸附在铁氧化物表面形成内圈络合物，降低载铁石英砂表面的电负性，因此PSMPs在PO43-背景下的回收率升高[（76.22±1.39）%]且K2a降低（0.66）；同时，该内圈络合物的形态受PO43-浓度的控制且不同形态的内圈络合物具有不同的表面负电荷数，因此高PO43-浓度下载铁石英砂表面电负性反而高，不利于PSMPs迁移。此外，PSMPs的迁移均随着离子强度的增加而降低。最后，DLVO理论计算出不同条件下PSMPs和介质间的一级势垒变化趋势与PSMPs的迁移能力一致，即较高的一级势垒表明PSMPs和介质间较大的相互斥力有利于PSMPs的迁移，可以更好的地阐明PSMPs的迁移行为。

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