近日,河南農(nóng)業(yè)大學(xué)在 《Journal of Hazardous Materials》 期刊上發(fā)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(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)2023級(jí)博士生楊煥煥為第一作者,馬雙龍教授、高博強(qiáng)講師為共同通訊作者。
該研究選取無(wú)添加劑聚苯乙烯(PS)、含酚類抗氧化劑的發(fā)泡聚苯乙烯(EPS)及含硫添加劑的透明聚苯乙烯(CPS)為研究對(duì)象,系統(tǒng)探究了添加劑介導(dǎo)的MPDOM光轉(zhuǎn)化過(guò)程對(duì)其在水鐵礦上吸附行為的影響機(jī)制。
研究結(jié)果表明,類單寧組分中的羧基結(jié)構(gòu)是決定MPDOM吸附能力的關(guān)鍵因素。無(wú)添加劑的PS衍生DOM(PSDOM)在三線態(tài)DOM( 3 DOM * )和單線態(tài)氧( 1 O 2 )的攻擊下,含羧基結(jié)構(gòu)組分占比下降,導(dǎo)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(duì)比的是,含添加劑的EPS衍生DOM(EPSDOM)和CPS衍生DOM(CPSDOM)經(jīng)照射后,吸附量?jī)H分別下降6.0%?27.7%和3.0%?16.4%。進(jìn)一步通過(guò)光譜、色譜、傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜(FT-ICR-MS)等多尺度分析技術(shù),揭示了這一差異背后的分子機(jī)制:EPS中的酚類/醌類添加劑組分可對(duì)本征分子的羧基起到光保護(hù)作用,避免其在光轉(zhuǎn)化過(guò)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(fā)生光結(jié)合反應(yīng),形成含芳香環(huán)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(shí)添加劑光轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的生物毒性顯著增強(qiáng),且這些產(chǎn)物在水鐵礦上的吸附能力下降,極大地提升了MPDOM的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。研究團(tuán)隊(duì)從分子層面闡明了兩種具有代表性的添加劑對(duì)MPDOM(以PSDOM為代表)光轉(zhuǎn)化和吸附的差異化調(diào)控機(jī)制,并明確了添加劑及其光轉(zhuǎn)化產(chǎn)物對(duì)水生生物的生態(tài)毒性變化規(guī)律。
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