近日,河南農業大學在 《Journal of Hazardous Materials》 期刊上發表題為“Phototransformation of microplastic derived dissolved organic matter reduces its adsorption capacity on ferrihydrite: Effects of additive types”的研究成果。河南農業大學農業資源與環境專業2023級博士生楊煥煥為第一作者,馬雙龍教授、高博強講師為共同通訊作者。
該研究選取無添加劑聚苯乙烯(PS)、含酚類抗氧化劑的發泡聚苯乙烯(EPS)及含硫添加劑的透明聚苯乙烯(CPS)為研究對象,系統探究了添加劑介導的MPDOM光轉化過程對其在水鐵礦上吸附行為的影響機制。
研究結果表明,類單寧組分中的羧基結構是決定MPDOM吸附能力的關鍵因素。無添加劑的PS衍生DOM(PSDOM)在三線態DOM( 3 DOM * )和單線態氧( 1 O 2 )的攻擊下,含羧基結構組分占比下降,導致其在水鐵礦上的吸附量顯著降低49.9%?62.3%。與之形成鮮明對比的是,含添加劑的EPS衍生DOM(EPSDOM)和CPS衍生DOM(CPSDOM)經照射后,吸附量僅分別下降6.0%?27.7%和3.0%?16.4%。進一步通過光譜、色譜、傅里葉變換離子回旋共振質譜(FT-ICR-MS)等多尺度分析技術,揭示了這一差異背后的分子機制:EPS中的酚類/醌類添加劑組分可對本征分子的羧基起到光保護作用,避免其在光轉化過程中損耗;而CPS中的烷基磺酸鹽添加劑組分則能與本征分子發生光結合反應,形成含芳香環的CHOS組分和富羧基的CHO組分,從而有效維持其吸附能力。
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研究還證實添加劑光轉化產物的生物毒性顯著增強,且這些產物在水鐵礦上的吸附能力下降,極大地提升了MPDOM的環境風險。研究團隊從分子層面闡明了兩種具有代表性的添加劑對MPDOM(以PSDOM為代表)光轉化和吸附的差異化調控機制,并明確了添加劑及其光轉化產物對水生生物的生態毒性變化規律。
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