微塑料与水体NOM相互作用的机制及其对NOM环境行为的影响

Microplastics (MPs) in waters and sediments are interacting with organic matters and then affect the transformation process of organic matter. Current understanding mainly focuses on the influence of MPs on concentration and ecotoxicity of specified organic contaminants, but less knowledge of the effect on transformation of natural dissolved organic matter (NOM). The major aim of this project is to investigate interaction between MPs and NOM, interaction mechanism, the role and interaction of different fractions of NOM and impact of interaction between MPs and NOM on other behaviors of NOM. The detailed objectives are to (ⅰ) examine the adsorption capacity of different diameters of MPs using and induced morphological changes ; (ii) determine collective effect of environment factors on interaction by response surface methodology; (iii) reveal the interaction mechanism between NOM and MPs by integrating quartz crystal microbalance with dissipation and atomic force microscopy and make clear the role of humic substance, protein and polysaccharide fractions and their interactions; (ⅳ)determine the influence of interaction between MPs and NOM on photodegradation, biodegradation and adsorption capacity of NOM in aquatic systems. The conduction of this project could increase new understanding of MPs contamination in aspect of interaction between NOM and MPs.

微塑料（MPs）在水体及沉积物中的大量存在会对水体有机物环境行为产生显著影响。当前的研究主要集中在MPs对有机污染物的富集及生态毒性的影响，而MPs对普遍存在的天然有机物（NOM）的影响尚不明确。本项目以MPs和NOM作为研究对象，系统地研究MPs与NOM的相互作用行为、不同NOM组分在相互作用中的贡献以及相互作用对NOM环境行为的影响。采用荧光光谱、核磁共振光谱和场发射扫面电子显微镜等研究MPs对NOM的吸附能力及NOM性质和MPs形态变化；通过响应曲面法考察环境因子对MPs-NOM相互作用的影响；借助石英晶体微天平和原子力显微镜研究系统揭示MPs-NOM的相互作用机制，通过模型有机物研究不同NOM组分在相互作用中的贡献；最后考察MPs-NOM相互作用对NOM典型水环境行为的影响。本项目的研究有助于拓展MPs对水体有机物环境行为影响的认识，为评估MPs对水环境的影响提供一定的科学依据。

在NSFC青年基金的资助下，项目组成员借助依托单位的科研条件，通过3年的科研努力，顺利完成了该项目的主要研究内容，基本达到了预期研究目标。基于水体中普遍存在的溶解性有机物（DOM）会与水体中其他物质发生相互作用，项目组成员首先通过荧光光谱结合平行因子分析（EEM-PARAFAC）、 LC-OCD及 四级杆-静电场轨道阱高分辨质谱联用（UPLC-Q-Exactive-MS）等技术较详细的研究了DOM的结构和组成，并采用EEM-PARAFAC、UV-vis光谱等技术研究了DOM与微塑料颗粒（MPs）间的相互作用；并通过超滤技术和QCM-D技术研究了生物源及污水源的DOM在不同环境界面上的吸附行为。此外也开发了组合生物工艺对难降解有机污染的降解行为的研究并取得良好的去除效果。这些研究成果有望拓展溶解性有机物在水环境中迁移转化行为的认识。在该项目资助下，项目组成员已发表SCI论文2篇，包括环境工程领域最有影响力的杂志Water Research (1篇)。已培养1名硕士毕业生。