老化EVA鞋底微塑料与PE微塑料对菲的吸附—解吸行为

来源 :兰州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:joey_don
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微塑料导致的环境污染问题越来越受到人们的重视,其环境来源及生态环境风险已被广泛研究。轮胎磨损微塑料是环境微塑料的重要来源之一,而另一种以相似途径进入环境的鞋底磨损微塑料却被忽视。乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)塑料材质鞋底因具有轻便性被广泛生产,而其在日常穿着中不断磨损释放的微塑料排放于环境后可富集毒性污染物,进一步被水生生物摄食后可能造成潜在生理毒性。本文研究EVA鞋底微塑料的实验室老化及对菲的吸附-解吸行为,这将为鞋底磨损微塑料在环境中的老化行为和对菲的吸附-解吸提供理论支撑。国内畅销运动鞋鞋底成分调查结果显示EVA为典型的鞋底材料,据此购买了含15%醋酸乙烯酯的EVA颗粒作为鞋底磨损微塑料代表,并将环境中另一典型聚乙烯(PE)微塑料作为对照,使用三种不同的实验室加速模拟老化方法(UV老化、UV+H2O2老化和热活化K2S2O8老化),评估EVA颗粒和PE颗粒在老化过程中的物理化学性能变化特征,研究原始和老化EVA和PE微塑料在水溶液中对菲的吸附行为,探究原始和老化EVA和PE微塑料吸附的菲在模拟胃液和肠道环境的解吸行为。本文的主要结论如下:(1)SEM结果显示老化微塑料颗粒表面变得粗糙,产生不同程度的孔洞、裂痕或者凸起。EDS结果显示老化微塑料的O/C比例增加,表明老化后含氧官能团的增加。FT-IR图谱显示老化EVA的吸收峰变化主要体现在1715 cm-1及1163 cm-1附近,老化PE的吸收峰变化主要集中在1700~1800 cm-1的羰基吸收带。老化指标CI值可定量描述微塑料的老化程度。老化后EVA和PE的比表面积增大,热性能也发生了改变。(2)老化引起的性质变化影响微塑料对菲的吸附,老化EVA微塑料对菲的吸附容量降低,并与老化指标CI值成负相关,老化PE微塑料对菲的吸附容量变大。老化前后的EVA相较于老化前后的PE均对菲具有更大的吸附容量,这表明EVA在环境中更易充当菲的载体。原始和老化EVA和PE对菲的吸附行为更匹配准一级动力学模型。等温拟合结果表明分配作用是原始和老化PE吸附菲的主要机制。p H不会影响菲的吸附,但盐析作用会促进菲在微塑料表面的吸附。(3)胃蛋白酶、牛血清蛋白和牛磺胆酸钠等模拟胃肠液组分对菲有增溶作用。相较于模拟胃液,菲更易从模拟肠液中解吸,一级两室动力学解吸模型表明,在0~2 h内,吸附在原始及老化EVA和PE微塑料上的菲大量解吸,这可能是肠液成分对菲的增溶作用以及表面竞争吸附导致的。体外胃肠模拟模型结果显示,39.1%~62.5%的菲从微塑料上被释放出来,可能带来潜在的风险。
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