微塑料吸附典型重金属及在模拟胃肠环境中的解吸

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微塑料是一种新型污染物,其行为和危害是目前的研究热点。微塑料吸附重金属后经食物链进入生物体,并在胃肠环境中解吸,对人体存在潜在危害。为了确定其对人体的危害,首先需要明确环境中微塑料吸附重金属的主要种类、浓度、及机理;重金属的脱附条件、种类、程度等。本论文主要探讨不同老化方式对典型微塑料(聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚酰胺PA)吸附Cu2+、Pb2+造成的影响;并初步探讨了吸附重金属的微塑料在模拟胃肠环境下解吸的影响因素。通过紫外老化、热老化、自然老化三种常见的方式对微塑料进行老化。老化前后微塑料的观察结果显示,老化后微塑料表面出现损伤、凹陷等现象。紫外老化后的微塑料比表面积比新制微塑料增加31.1%,热老化后微塑料的孔容积为新制微塑料的3倍,自然老化后微塑料绝大部分呈现黄褐色,表面附着环境中小颗粒杂质。老化后微塑料表面元素、化学键种类与新制微塑料相比并未发生明显变化。微塑料对重金属静态吸附试验结果表明,吸附进行到5 d时,微塑料对重金属的吸附量基本不再变化,其中自然老化后PP对Cu2+、Pb2+的吸附量可以达到0.20 mg/g、0.16 mg/g,分别为新制微塑料的2.5倍和2倍。p H对吸附效果影响的研究显示,p H从3增加到11时,新制PA对Cu2+的吸附量由0.012 mg/g增加到0.078 mg/g,但对Pb2+的吸附量先增加后降低,在p H=5时达到最大值0.105 mg/g。微塑料对重金属的吸附能力随粒径减小而增加,随浓度的增加而增加;微塑料对重金属的吸附过程动力学拟合准二级方程,吸附热力学拟合Freundlich模型。溶液中Cu2+浓度的变化对微塑料吸附量影响较大,而Pb2+的浓度变化对微塑料吸附量的影响较小。重金属在胃肠环境下的解吸试验结果显示,p H从1升高至5的变化过程中,新制PE对Cu2+解吸率从29.5%降低到11.6%,Pb2+的解吸率从67.1%降低到16.2%。盐度影响结果显示,Cu2+、Pb2+解吸率则随盐度的增加先减小后增加。随温度的增加、胃环境中主食和蛋白质质量的增加而增加,随胃环境中蔬菜质量的增加而减小。老化后微塑料的解吸率较新制微塑料更大,其中以自然老化后微塑料的解吸率最大,自然老化微塑料产生的危害会比新制微塑料和紫外、热老化微塑料的危害更大。
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