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题名藻源有机质对纳米塑料胶体稳定性的影响
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作者
高鑫平
王琳
彭茹娜
叶圣滢
王丽静
唐颖
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机构
西南大学资源环境学院/界面过程与土壤健康重庆市重点实验室
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出处
《西南大学学报(自然科学版)》
2025年第9期163-177,共15页
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基金
国家重点研发计划项目(2023YFD1900300)
国家自然科学基金项目(42007339)
中国科学院大学生创新实践训练计划项目(117900M002)。
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文摘
全球气候变暖背景下,水体富营养化及藻华暴发现象日益严重。然而,藻类释放的溶解性有机质对水环境中纳米塑料团聚行为的影响规律及微观机制却鲜有研究。选取聚苯乙烯纳米塑料(PNs)为研究对象,利用动态光散射技术研究了NaCl和CaCl2体系下添加不同浓度藻源溶解性胞内有机质(IOM)对PNs凝聚动力学的影响规律,并结合DLVO/EDLVO理论以及荧光和红外光谱分析等表征手段探讨了其凝聚机制。结果表明:在单纯PNs体系中,Ca^(2+)具有更强的降低PNs颗粒间静电排斥能垒的作用,其引起PNs胶体凝聚的临界聚沉浓度(25.0mmol/L)仅是Na^(+)体系下(722.5mmol/L)的约1/30倍;向PNs胶体中加入IOM,PNs-IOM混合胶体的凝聚受到体系电解质浓度、类型和IOM质量浓度的共同影响,由静电排斥作用和空间位阻效应共同调控。其中,低浓度Na^(+)(<500mmol/L)和Ca^(2+)(<20mmol/L)的添加能促进IOM来源的C3组分(微生物代谢副产物)和PNs来源的C2组分(类色氨酸或酪氨酸)与PNs表面羟基或芳香环结构发生相互作用而吸附在PNs表面,进而可能通过降低混合胶体悬液的表面电位和胶体颗粒间的静电排斥作用能,促进PNs-IOM胶体快速凝聚形成290~430nm的疏松凝聚体。然而,随着外加阳离子浓度进一步升高,更多PNs来源的C2组分吸附在PNs表面形成强烈的空间位阻效应,显著抑制PNs-IOM胶体颗粒间的进一步凝聚。此外,与Na^(+)相比,Ca^(2+)能够通过架桥作用促进吸附在纳米塑料表面的有机质相互靠近,一定程度上促进高质量浓度IOM(20mg/L)添加条件下PNs-IOM混合胶体的凝聚。
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关键词
纳米塑料
水体富营养化
胶体稳定性
静电排斥作用
空间位阻效应
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Keywords
nanoplastics
water eutrophication
colloidal stability
electrostatic repulsion
steric hinderance effecct
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分类号
X131.2
[环境科学与工程]
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