近日,williamhill英国熊文教授团队在环境科学与生态学领域期刊《Water Research》(自然指数期刊,中科院一区Top期刊,影响因子12.4)发表题为“An emerging sink for phosphorus in lake ecosystems: Microplastic-enabled iron and phosphorus costabilization in the overlying water”的研究论文。该论文第一单位为williamhill英国,第一作者为williamhill英国肖骢副教授,通讯作者为中国地质大学(武汉)杜尧研究员。
湖泊富营养化是全球最严重的水环境问题之一,磷是多数淡水湖泊初级生产力的限制因子,其形态与生物有效性直接影响藻类生长与富营养化风险。铁是调控湖泊磷固定与释放的关键因子,在上覆水中,Fe(II)与磷酸盐在缺氧条件下常共存。近年来,越来越多的证据表明微塑料能显著影响磷的生物地球化学循环,但现有研究主要集中在微塑料对磷的被动吸附上,忽视了其作为反应性表面参与更复杂化学驱动去除途径的潜力。此外微塑料在环境中会发生老化,特别是光氧化作用会改变其表面性质,进而影响其环境行为。本研究旨在阐明微塑料介导铁-磷共固定的机制、老化对不同聚合物的影响及其在磷循环中的潜在环境风险。
结果表明,未老化与老化微塑料在单一磷酸盐体系中均无吸附能力;而在铁与磷酸盐共存的条件下,微塑料介导了Fe(II)向Fe(III)的表面氧化,进而通过不同聚合物特有的微观机制实现磷的有效固定。其中,CPE与PLA通过化学桥接形成Fe-O-P键实现固定,PP与PE则依赖物理诱导的非均相成核作用。老化过程增强了PP、PE和CPE的固定能力,而紫外老化通过调节表面化学(增加聚烯烃含氧基团)与物理结构(诱导PLA结晶)差异化改变这一能力。因此微塑料可能在湖泊上覆水中作为铁-磷共沉淀的反应界面,暂时降低磷的生物有效性。其低密度与迁移性使其可作为磷的“移动载体”,参与磷的再分布。
本研究工作得到了国家自然科学基金的资助支持。