微塑料與土壤介質(zhì)相互作用機(jī)制的研究

發(fā)布時間：2020-06-22 02:53

【摘要】：2011年,“微塑料污染”被聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)列為人類要面對的一個新的危機(jī)和挑戰(zhàn)。由此,“微塑料(粒徑5mm)”一詞,受到更多研究者的關(guān)注。因各種塑料制品在世界上被廣泛使用,且隨著人們生活水平的變化,其需求不斷增大,而這些塑料垃圾進(jìn)入環(huán)境(以土壤為例)中,會發(fā)生一系列復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng),最終形成細(xì)小的顆粒不斷在土壤環(huán)境中積累,使土壤受到污染,進(jìn)而威脅生態(tài)環(huán)境和人類健康。目前,針對微塑料的相關(guān)研究國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)有了一定的進(jìn)展,但主要局限在海洋微塑料的污染,而對土壤環(huán)境中的微塑料遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制的研究甚少。因此,本研究以聚苯乙烯(Polystyrene,PS)為微塑料代表作為研究對象,分別研究了微塑料對土壤吸附泰樂菌素(Tylosin,TYL)的影響、不同地域來源土壤對微塑料的吸附行為以及鐵氧化物對微塑料的吸附機(jī)理,論文主要取得以下幾個成果:1.主要研究了微塑料的加入對土壤吸附泰樂菌素的影響:在36 h,土壤樣品以及微塑料-土壤復(fù)合體系對泰樂菌素的吸附趨于平衡狀態(tài);土壤及微塑料-土壤復(fù)合體系對抗生素的吸附動力學(xué)適宜用拉格朗日二級動力學(xué)模型擬合;吸附等溫線數(shù)據(jù)用線性方程擬合較好;PS-土壤復(fù)合體系吸附能力與pH值和離子強(qiáng)度呈反比;抗生素在復(fù)合體系上的吸附大于土壤,證明了微塑料的加入有利于抗生素向固相中遷移,減少了抗生素的流動相,降低了抗生素的生態(tài)風(fēng)險。2.研究了不同土壤與微塑料的交互特性和機(jī)理,試驗(yàn)結(jié)果表明:不同土壤對微塑料的吸附動力學(xué)曲線均呈現(xiàn)倒置的“L”型,微塑料在五種不同土壤上的吸附動力學(xué)特征相似,吸附主要發(fā)生在前3 h,拉格朗日二級動力學(xué)模型能很好的擬合吸附數(shù)據(jù),R~20.99;線性方程能較好的擬合吸附等溫線數(shù)據(jù);吸附受環(huán)境中pH和離子強(qiáng)度的影響。3.鐵氧化物(針鐵礦(Goethite)、磁鐵礦(Magnetite))對微塑料的吸附表明:其吸附動力學(xué)曲線呈現(xiàn)倒置的“L”型,吸附在3 h達(dá)到平衡,吸附動力學(xué)可以用拉格朗日二級動力學(xué)較好的擬合,吸附過程主要是發(fā)生在鐵氧化物表面的表面吸附。吸附等溫線可以用Langmuir模型較好的擬合,鐵氧化物表面的單層吸附主導(dǎo);微塑料在鐵氧化物上的吸附量隨pH的升高而降低,隨離子強(qiáng)度的增加而逐漸增大。圖[25]表[9]參[109]
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X53
【圖文】：

土壤圖,塑料,微粒,土壤

圖 1 不同分類微塑料微粒進(jìn)入土壤方式Fig1 Different classification of microplastic particles into the soil人類活動是陸地廢棄微塑料的主要來源，包括點(diǎn)源和面源污染[49]。污水處污泥應(yīng)用是典型的點(diǎn)源污染[50]，含微塑料的生活污水和工業(yè)廢水，通過廢水、灌溉和污泥應(yīng)用等方式使得微塑料進(jìn)入土壤系統(tǒng)[51]。面源污染主要包括農(nóng)膜、垃圾填埋等。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中次生塑料微粒的來源之一是農(nóng)業(yè)覆蓋物的使用[52]；來自填埋場或表面沉積物的塑料顆粒和纖維，可通過空氣沉積到陸態(tài)系統(tǒng)中（圖 1）。土壤中的動物，通過體內(nèi)胃囊研磨攝入的脆性塑料廢棄物泄產(chǎn)生次級微塑料[53]。土壤中的動物如蚯蚓，攝食土壤表層塑料碎片后進(jìn)入內(nèi)部，體內(nèi)累積的微塑料一部分隨排泄物排出體外，殘留于土壤中或被其他攝食，在食物鏈中傳遞，一部分積累在體內(nèi)[23]。塑料微粒還可由如彈尾類土物通過自身咀嚼、行為碎裂，以及挖掘類哺乳動物等的活動，使微塑料進(jìn)入[54]。鳥類等動物的遷移可以長距離輸送微塑料，這對微塑料的遷移和擴(kuò)散有的影響[24]。

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