不同土壤环境因素对微塑料吸附四环素的影响

来源:农业环境科学学报 2019-12-10 11:39

慧正资讯:

作者:杨杰1,2,仓龙1*,邱炜1,2,杨江俐1,2,周东美1

单位:1. 中国科学院南京土壤研究所土壤环境与污染修复重点实验室;2. 中国科学院大学

摘 要

为探究不同土壤环境因素对于微塑料吸附抗生素的影响,选用三种常见的微塑料:聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)和聚酰胺(PA),以四环素(TC)代表抗生素,通过批平衡试验来研究微塑料对TC 的吸附行为和机理。

研究发现,3 种微塑料对TC 的等温吸附方程均可用Langmuir 方程进行拟合,其吸附能力为PE>PS>PA,最大吸附量分别为0.154、0.086、0.075 mg·g-1。在中性条件下PE 对TC 的吸附量达到最大,pH 对PA 吸附TC 影响较小,而PS 在酸性条件下对TC 的吸附量最大,且随着pH 增加吸附量逐渐降低。不同浓度的Ca2+ 和Mg2+ 会影响微塑料对TC 的吸附,且随着浓度的增加,吸附量逐渐降低。富里酸的存在抑制了TC 在PE 上的吸附,但低浓度的富里酸(<1 mg·L-1)会促进PA 和PS 吸附TC。

结果表明,不同微塑料对TC 的吸附存在显著差异,且不同土壤环境因素明显影响了微塑料对TC 的吸附行为,该结果为进一步研究和评估微塑料在土壤环境中的吸附行为奠定了基础。

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结 论:

(1)在pH 为6 时,对四环素的吸附量最大的微塑料是PE,其次是PS 和 PA。PA、PE 和PS 都可以用Langmuir 吸附方程拟合,拟合出的最大吸附量分别为0.075、0.154、0.086 mg·g-1,表明这三种微塑料对四环素的吸附都是以单层饱和吸附为主。同时微塑料本身的性质也会造成吸附作用力(疏水作用力、分子间作用力、静电作用力等)的不同,从而影响其吸附四环素。

(2)pH 值对微塑料吸附四环素的影响较为复杂,PE 在pH 为7 时吸附量最大,达到0.084±0.014 mg·g-1,酸碱条件下都会减少其对四环素的吸附;PS 在pH 为4 时吸附量最大,随着pH 值的增大吸附量降低;pH 的变化对PA 吸附四环素影响较小。

(3)Ca2+ 和Mg2+ 的存在会减少这三种微塑料对四环素的吸附,并随着离子浓度增大而使吸附量降低。

(4)富里酸的存在会阻碍PE 吸附四环素,且富里酸浓度与四环素的吸附量呈反比。随着富里酸浓度的增加,PA 和PS 对四环素的吸附先增加后减少。当富里酸浓度为0~1 mg·L-1 时会促进微塑料对四环素的吸附。

《农业环境科学学报》2019 年 11 期

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