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微塑料(MPs)對人類的影響日益受到關注。這是一類粒徑小於5mm的塑料碎片或顆粒﹐廣泛存在於水體和陸地環境中﹐可作為各種有毒污染物(如金屬離子)的載體。微塑料能被生物直接或間接攝入體內並在食物鏈上傳遞和富集﹐對生態系統功能和人類健康造成威脅。
微塑料的表面經常與重金屬等污染物發生吸附作用﹐成為其它污染物進入生物體內的載體。由於動物腸道表面活性劑的存在﹐這些吸附到微塑料表面的重金屬在生物體內容易發生解吸附﹐這一過程可能導致更高的生態風險。
然而﹐雖然已有研究對重金屬在微塑料上的吸附特性進行了研究﹐但對於微塑料在不同環境下重金屬的解吸行為仍有很大的未知。這也就意味著﹐目前﹐不同環境條件下微塑料表面重金屬的解吸附行為及其生態風險尚不清晰。近日﹐中國科學院武漢植物園的研究團隊在學術期刊Water Research發表了一項研究﹐題為「Adsorption mechanism of cadmium on microplastics and their desorption behavior in sediment and gut environments: The roles of water pH, lead ions, natural organic matter and phenanthrene」。
研究團隊在微塑料復合污染對蚯蚓毒性效應的前期工作基礎上﹐以五種微塑料(PA﹑PVC﹑PS﹑ABS和PET)為對象﹐進一步研究了微塑料對重金屬鎘Cd(II)的吸附能力以及鎘在不同環境介質中的解吸附行為。結果表明﹐聚酰胺微塑料(PA)對鎘的吸附能力最高﹐為1.70±0.04 mg/g﹐其次聚氯乙烯(PVC)為1.04±0.03 mg/g﹑聚苯乙烯(PS)為0.76±0.02 mg/g﹑丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)為0.65±0.02 mg/g﹑聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)為0.25±0.01 mg/g。
研究還發現﹐微塑料對鎘的吸附能力受水體pH﹑腐殖酸以及其他重金屬離子(如鉛濃度)的影響。水體中腐植酸的存在會促進鎘從微塑料表面解吸附﹐在動物腸道內鎘的解吸率為36.9%-59.9%﹐遠高於底泥環境中的6.9%-18.7%鎘解吸率。
研究團隊指出﹐該研究表明﹐自然環境中的微塑料被動物攝食後﹐其表面的重金屬污染物存在較大的解吸附率以及生態風險。他們認為﹐總體而言﹐這項研究有助於更好地理解鎘對微塑料的吸附機理以及水生生態系統中不同環境條件下的解吸行為。