科研前线丨海洋三所海洋生态环境预警监测研究室在海洋微塑料研究领域获得新进展 - 海洋污染预警系统

近日，自然资源部第三海洋研究所海洋生态环境预警监测研究室在海洋微塑料污染研究方面取得新进展。研究成果分别以“Unveiling the suspended atmospheric microplastic pollution in a coastal urban landscape”为题发表于国际环境科学与生态学领域知名期刊《Journal of Cleaner Production》（中科院SCI一区TOP期刊，IF = 9.7，我所与厦门大学联培博士生杜如鹏为本文的第一作者，潘钟研究员为本文的通讯作者）和“ Plasma-induced aging of microplastics and its effect on mercury transport and transformation”发表于国际化学和环境工程领域知名期刊《Separation and Purification Technology》（中科院SCI一区TOP期刊，IF = 8.1，我所与厦门大学联培博士生杜如鹏为本文的第一作者，潘钟研究员为本文的通讯作者）。

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论文1研究了中国沿海城市-厦门的悬浮大气微塑料（SAMPs）的赋存情况，重点关注了城市中心旅游区域和城乡结合区域。厦门市的SAMPs的丰度为0 ~ 0.062 items/m3，平均值为0.011±0.012 items/m3。其中，城乡结合区域的SAMPs的丰度高于城市中心旅游区，这主要归因于周边污染源和环境政策的有效性。相关性和主成分分析表明，大气压力、相对湿度、风速和风向对SAMPs的分布有显著影响。后向轨迹模拟表明，来自海洋的气团稀释了SAMPs污染，而来自陆地的气团则加剧了SAMPs污染。本研究首次对厦门市SAMPs污染进行了评估，揭示了当地污染源、环境因素、气团、产业布局和环境政策之间的相互作用及对微塑料污染的影响。本研究认为应更多地关注沿海旅游城市的大气微塑料污染，并制定有效的控制措施。

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论文2主要研究了微塑料老化对剧毒重金属汞（Hg）的迁移和转化的影响。通过等离子处理法模拟复杂环境条件下对聚苯乙烯（PS）和聚氯乙烯（PVC）的老化行为。对原始微塑料和等离子处理后的微塑料进行表征，探究等离子处理引起的老化机制。老化后的两种微塑料生物粒径和比表面积发生了变化，均表现出亲水性增加、负电荷增强以及含氮和含氧官能团增多的情况，使其对汞吸附容量显著增加。密度泛函理论（DFT）计算也表明含氧和含氮官能团的存在促进了微塑料对 Hg2+ 的吸附。实验和理论计算证实了含氮官能团对 Hg2+吸附的影响。通过吸附动力学实验、等温吸附实验、X射线光电子能谱（XPS）和傅立叶变换红外光谱（FTIR）分析，阐明了老化前后微塑料对汞的吸附机理，包括物理吸附、静电相互作用和络合作用。而粒子内扩散模型表明，该吸附过程由多个步骤所控制。老化后的微塑料表面官能团能将 Hg2+ 还原成 Hg+ 并将其吸附，表明老化微塑料对汞的吸附过程更为复杂。这项研究为理解微塑料在复杂环境中的老化行为及微塑料对汞吸附机制提供了科学依据。

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图1 等离子体处理微塑料的机理示意图（A）以及原始微塑料和等离子体处理后的微塑料吸附汞的推测机理图（B） 6 b7 A3 r/ v& C( q7 s# ~% H: T# C

信息来源 | 自然资源部第三海洋研究所官网

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