近日，PC28开奖网站仇浩教授联合东华大学、同济大学相关团队在《Water Research》上发表最新研究成果。该研究系统揭示了老化微塑料与塑料添加剂在饱和多孔介质中的共迁移行为及界面作用机制，提出了老化聚苯乙烯（PS）作为高迁移载体、老化聚氯乙烯（PVC）作为滞留汇的双重角色，并阐明了π-π堆积和氢键等分子机制。论文共同第一作者为PC28开奖网站硕士研究生袁培炎和东华大学任哲凡副教授；通讯作者为PC28开奖网站仇浩教授；第一完成和通讯单位均为PC28开奖网站。
研究背景
微塑料（MPs）和塑料添加剂在地下环境中的共存对地下水质量构成威胁，但老化如何影响它们的交互迁移仍不清楚。微塑料进入陆地环境后，会经历物理、化学和生物老化，尤其是在垃圾填埋场中，高温、机械压缩和缺氧条件导致严重的机械-热耦合老化。老化不仅改变微塑料表面性质，还会加速塑料添加剂（如双酚A、邻苯二甲酸酯等）的释放。然而，老化微塑料作为污染物载体和滞留汇的双重角色尚未完全解析，微塑料衍生溶解性有机物（MPs-DOM）对添加剂迁移的调控作用也被忽视。因此，研究团队系统探究了老化微塑料与塑料添加剂的共迁移行为及界面机制。
研究内容
1. 老化微塑料的理化指纹演化
研究团队采用机械-热耦合老化方案模拟垃圾填埋场条件。SEM显示，老化后PS和PVC表面出现粗糙、侵蚀坑和微裂纹。Zeta电位表明，老化PS表面电荷更负（-22.1 → -38.3 mV），而老化PVC负电性减弱（-30.1 → -23.3 mV）。接触角测试显示，老化后PS从105°降至92°，PVC从85°降至73°，表面亲水性增强。FTIR结合二维相关光谱（2D-COS）揭示了官能团演化顺序：PVC老化始于C-Cl键断裂，PS老化则由侧链氧化主导。此外，老化显著促进MPs-DOM释放，DOC浓度从0.12 mg/L升至8.2 mg/L，其中“木质素类”和“蛋白质类”组分占主导。
图1. 老化实验与微塑料理化指纹演化
2. 聚合物依赖的共迁移与再迁移
柱实验表明，老化PS迁移性增强，质量回收率从84.5%升至90.3%，成为高效污染物载体；而老化PVC迁移受阻，质量回收率从58.9%降至50.0%，主要归因于表面粗糙度和物理截留。在共迁移实验中，老化PS对BPA的携带分数从12.7%增至16.6%，而PVC虽也作为载体，但其滞留导致吸附添加剂共沉积。两阶段脉冲实验进一步揭示：预滞留微塑料普遍抑制后续添加剂穿透，老化PVC的拦截效应最强（BPA回收率从0.812降至约0.31）；而注入老化PS脉冲可触发预滞留添加剂的二次释放，BPA出现约0.1 C/C₀的二次浓度峰，表明移动微塑料通过竞争分配重新动员了土壤中封存的污染物。
图2. 土柱中共迁移与再迁移行为
3. 界面粘附力与分子机制
原子力显微镜（AFM）测得粘附力顺序为：PS-BPA（30.45 nN）> PVC-BPA（16.99 nN）> PS-DEP（15.06 nN）> PVC-DEP（13.99 nN）。DLVO理论计算表明，疏水作用有效克服了长程静电斥力，促进了污染物捕获。密度泛函理论（DFT）计算进一步揭示，π-π堆积和氢键是关键结合作用，其中PS-BPA复合物结合最强（-15.32 kJ/mol），这与其更高的携带回收率一致。
图3. ESP、IGMH与BSSE校正相互作用能揭示分子识别机制
结论与展望
该研究证实，老化微塑料在饱和多孔介质中扮演动态载体和滞留汇的双重角色：老化PS作为活性载体，促进添加剂垂直迁移；老化PVC则作为滞留汇，促进添加剂共沉积。移动微塑料可通过竞争分配触发封存污染物的二次释放，增加地下水污染风险。未来研究需系统比较光氧化老化与缺氧热老化，并建立多场景风险预测框架。
这项工作的价值在于，它把“微塑料是否是载体”从单一判断拆成了可检验的问题：哪种聚合物、经历何种老化、在什么土壤和流动条件下、与哪类添加剂相遇。PS和PVC在同一实验中产生相反结果，正说明按聚合物类型管理比笼统以“微塑料”作为一个整体更有信息量。
作者简介
袁培炎，PC28开奖网站硕士研究生，主要从事微塑料在土壤地下水环境中的迁移与共迁移研究。
仇浩，PC28开奖网站教授，博士生导师。主要从事环境土壤学、环境生物学及环境毒理学交叉领域的教学与科研工作。