北江水體和沉積物中微塑料的污染特征及其吸附行為研究.pdf

1、近些年，人們尤為關(guān)注海洋環(huán)境中的微塑料（<5mm），其被認(rèn)為是導(dǎo)致生物多樣性喪失的重要因素，是影響人類健康和活動(dòng)的潛在威脅，更被《聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署2014年鑒》提為全球十大新興污染物之一。人們都認(rèn)為海洋環(huán)境中的微塑料主要來(lái)源于陸上環(huán)境，由江河匯入大海更是其中一個(gè)重要的途徑，卻少有研究關(guān)注微塑料在淡水環(huán)境中的存在。因此，本課題以北江為研究區(qū)域，探究微塑料在水體和沉積物中的存在及其對(duì)有機(jī)污染物和重金屬的攜帶特征。此外，本課題還探究微塑料對(duì)典

2、型有機(jī)污染物和重金屬的吸附原理。
　　北江中游的飛來(lái)峽水庫(kù)表層水體中微塑料的平均豐度為0.56±0.45 items/m3；類型包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、發(fā)泡聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，比例分別為52.31％、27.39%、13.20%、4.13%、1.98%和0.99%；外觀類型可分為泡沫狀、薄膜狀、碎片狀和纖維狀；尺寸范圍在0.063-0.6mm，0.6-2mm和2-5mm的微塑料分別占的比例為30.87%、

3、41.36%和27.77%。微塑料對(duì)16種多環(huán)芳烴的總攜帶量為282.4-427.3 ng/g，其中，苯并[g,h,i]苝和菲的攜帶量較高，分別為39.5-89.6 ng/g、34.6-56.8 ng/g和25.6-45.6 ng/g，通過(guò)異構(gòu)體的含量比值（Flut/Py<1和Phe/Ant>10），可判定多環(huán)芳烴主要來(lái)源于化石燃料的不完全燃燒產(chǎn)物。
　　北江清遠(yuǎn)段8個(gè)沿岸采樣點(diǎn)表層沉積物中微塑料的平均豐度為344±194 ite

4、ms/kg；主要類型為聚乙烯和聚丙烯；經(jīng)歷過(guò)物理風(fēng)化作用的微塑料表面形貌表現(xiàn)為坑狀裂紋、線狀裂紋、片狀剝落和附著顆粒；經(jīng)歷過(guò)化學(xué)風(fēng)化作用的微塑料表面形貌與塑料原料顆粒相比顯得較為粗糙。微塑料對(duì)Ni、Cd、Pb、Cu、Zn和Ti的攜帶量分別為0.5-2.4μg/g，2.1-17.6μg/g，38.2-131.1μg/g，80.9-500.6μg/g，2414-14815μg/g和13617.0-38823.7μg/g。基于塑料原料顆粒在環(huán)

5、境中的長(zhǎng)期吸附能力，以及對(duì)環(huán)境中微塑料、較大尺寸塑料和塑料新產(chǎn)品中重金屬含量的數(shù)據(jù)調(diào)研和比較，可推斷環(huán)境中微塑料所攜帶的重金屬含量大多來(lái)自于生產(chǎn)過(guò)程中添加。
　　聚丙烯粒徑越小，對(duì) PCB77的吸附能力越強(qiáng)；在19-27℃下，隨著溫度的升高，聚丙烯對(duì)PCB77的吸附能力將降低。聚丙烯在三種溶液環(huán)境中對(duì)PCB77吸附能力為：3.5%NaCl溶液>超純水>正己烷，這可能與溶液中的鹽度和PCB77的溶解度有關(guān)。聚丙烯對(duì)PCB77的吸附更

6、符合準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，由此可推測(cè)聚丙烯對(duì)PCB77的吸附以物理吸附為主。但是，Langmuir方程對(duì)聚丙烯吸附PCB77的等溫線擬合相關(guān)度較高，因此，聚丙烯對(duì) PCB77的吸附為物理和化學(xué)吸附兩者同時(shí)進(jìn)行。根據(jù) Langmuir方程可得，在3.5% NaCl的溶液、超純水和正己烷中的飽和吸附量分別為344.8μg/g、192.3μg/g和93.5μg/g。
　　聚氯乙烯粒徑越小，對(duì)Cd2+的吸附能力越強(qiáng)；在19-27℃下，隨著溫度

7、的升高，聚氯乙烯對(duì)Cd2+的吸附能力將降低；聚氯乙烯在三種溶液環(huán)境中對(duì)Cd2+吸附能力為：超純水>3.5%NaCl>3.5%MgCl2，這可能與溶液中的其他金屬離子有關(guān)，即Cd2+與Na+或Mg2+存在著競(jìng)爭(zhēng)吸附。而且，不同金屬離子對(duì)吸附能力影響程度不一樣。聚氯乙烯對(duì)Cd2+的吸附更符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，而且Langmuir方程對(duì)聚氯乙烯吸附Cd2+的等溫線擬合相關(guān)度較高，由此可推測(cè)聚氯乙烯對(duì) Cd2+的吸附以化學(xué)吸附為主。根據(jù)Lang