在城市生活污水中存在着大量微塑料,这些微塑料大部分会沉降在污泥中。有研究发现,每千克干污泥中微塑料的含量可达到几千甚至上万个,是沉积物中微塑料含量的数十甚至数百倍。据最新统计,我国剩余污泥年产量在5665万吨(湿重)左右,故污泥中微塑料的产生量巨大。对城市污泥的主要处理处置方式包括填埋、焚烧、热解等,其中热解可将污泥转为生物炭并应用于环境修复中而引起了广泛关注。因为微塑料的热解特性,所以微塑料的大量赋存势必会对污泥热解行为及生物炭的产品特性产生一定影响。而目前尚未有研究探讨微塑料在污泥热解中的作用行为及机理,因此,本课题将采集城市污泥,选用聚氯乙烯(Polyvinyl chloride,PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate,PET)等代表性微塑料,研究微塑料影响下的污泥热解行为及生物炭性质,系统研究不同含量、种类微塑料对污泥热解行为的影响机制,深入探讨微塑料对污泥生物炭产量以及碳组分性质的影响。研究发现,与污泥原样生物炭相比,微塑料共热解后生物炭中的产量、碳组分性质(包括碳含量、C/H比、碳结构、碳滞留及碳长期稳定性)等都会产生影响,影响程度随着微塑料含量增加而加剧。在生物炭的产量方面,所有生物炭产量均随热解温度增加而下降。由于微塑料在200°C未发生分解,微塑料的存在可使生物炭产量有所增加;然而在300-700°C范围内,微塑料发生热解反应,所以产量会较污泥原样减少,且PET比PVC微塑料共热解后的生物炭产量下降了2.0%左右。对碳含量占比而言,污泥生物炭中碳含量占比随着热解温度的升高先下降后平缓,而微塑料共热解后生物炭中碳含量占比随温度先升高后下降至平缓。200-300°C时,微塑料系列生物炭中碳含量占比有所上升,并在300°C达到最大值。同时,微塑料系列生物炭中碳含量占比均高于同一温度下污泥生物炭。此外,生物炭中的C/H含量比均随着温度的上升而增加,PVC系列最高,PET次之,原样最低,表明微塑料的存在,尤其是PVC微塑料的存在,会加剧生物炭中芳香化程度。基于生物炭产量及碳含量占比,对于生物炭中碳滞留率进行了计算,结果表明碳滞留率均随温度上升而下降。其中,PVC系列生物炭在200-700°C时的碳滞留率高于污泥原样;而PET系列生物炭在200-300°C内碳滞留率高于污泥原样,400-700°C碳滞留率低于污泥原样。同时分析了微塑料对于生物炭产品中碳结构以及碳长期稳定性的影响。随着热解温度上升,生物炭中碳结构的有序性、碳稳定性都有所增加。研究对拉曼光谱中代表碳结构的D峰和G峰进行分析,表明微塑料的存在加剧了生物炭中碳结构的有序化进程。与碳滞留率相似,300-600°C内,PVC系列生物炭的碳长期稳定性均高于污泥生物炭。而PET生物炭300°C时碳长期稳定性优于污泥生物炭,但在400-600°C内,碳长期稳定性弱于污泥生物炭。