【摘 要】
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近年来大气环境问题频发,由于微塑料在大气中的高耐久性、对有害物质的载体能力以及对人体的危害性,使得众多学者对微塑料的研究从水环境、土壤环境逐渐转移到大气环境中。但是大部分研究仅限于研究大气中具有的微塑料的丰度特征、在全球范围内的分布及微塑料在大气中的迁移等。本文在此背景下,研究了大气中微塑料在不同氧化路径下对硫酸盐生成的影响。基于硫酸盐的两种重要的氧化路径(H2O2、O3)的机理,本文研究了在微塑
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近年来大气环境问题频发,由于微塑料在大气中的高耐久性、对有害物质的载体能力以及对人体的危害性,使得众多学者对微塑料的研究从水环境、土壤环境逐渐转移到大气环境中。但是大部分研究仅限于研究大气中具有的微塑料的丰度特征、在全球范围内的分布及微塑料在大气中的迁移等。本文在此背景下,研究了大气中微塑料在不同氧化路径下对硫酸盐生成的影响。基于硫酸盐的两种重要的氧化路径(H2O2、O3)的机理,本文研究了在微塑料存在的条件下对硫酸盐生成机制的影响。在两种氧化路径下设置了三种影响因素的实验,探究三种影响因素对微塑料促进硫酸盐生成的影响,并同时测定可能的活性自由基(羟基自由基及超氧自由基),分析其是否为微塑料促进硫酸盐生成的原因,并借助各类材料表征辅助验证。结果表明,在H2O2和O3氧化路径下,微塑料聚氯乙烯(Polyvinyl chloride,PVC)及聚苯乙烯(Polystyrene,PS)对硫酸盐的生成皆有不同程度的促进。同时在不同的影响因素条件(p H、微塑料投加量、S(Ⅳ):氧化剂(加入的四价硫与氧化剂的比例))下,呈现出不同的变化规律。相同点为PVC和PS均可促进H2O2和O3分解产生自由基,吸附作用与产生的自由基共同影响硫酸盐的生成机制。不同点是PVC对S(Ⅵ)的吸附力远大于S(Ⅳ),而PS对S(Ⅳ)的吸附力远大于S(Ⅵ)。结合两种氧化路径的研究结果可知,在H2O2和O3路径下,PVC和PS对硫酸盐的生成呈现出不同的促进效果。在H2O2氧化路径下,PVC对硫酸盐的生成具有更强的促进作用;而在O3氧化路径下,PS对硫酸盐的生成具有更强的促进作用。原因主要是在H2O2氧化路径下PVC可促进H2O2持续不断产生更多的·OH,而在O3氧化路径下PS可促进O3产生更多的·OH。除此之外,在H2O2氧化路径下·OH可与PVC中游离出的Cl-生成另一种活性氧化剂水相氯自由基(aq Cl·),也可大大促进硫酸盐的生成。而在O3氧化路径下虽然PS易被较高浓度的O3氧化进而形成C-O和O-H基团,但在低浓度O3存在条件下反而可促进PS对硫酸盐的促进率。该项研究为大气中硫酸盐的生成及微塑料对大气环境的影响提供了数据支持,为解决当前探究硫酸盐新的氧化机制的问题提供了新思路,这对提高大气环境质量以及大气环境的污染防治能力有着重要意义。
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