微塑料的老化及其對水環(huán)境中抗生素的吸附行為研究進展

叢俏, 蔡國慶, 任梓瑄

(吉林建筑大學, 松遼流域水環(huán)境教育部重點實驗室, 長春 130118)

2050年約有120億t塑料垃圾將被釋放到自然環(huán)境中[1]。這些塑料垃圾可以通過一系列老化過程分解成更小的顆粒[2],其中直徑小于5 mm的顆粒通常被定義為微塑料(microplastics,MPs)[3],MPs根據(jù)來源不同可分為初級MPs和次級MPs[4]。此外,根據(jù)MPs形狀不同可分為纖維狀、球狀、碎片狀、薄膜狀和泡沫狀等[5]。有研究發(fā)現(xiàn),在水環(huán)境中大量的MPs被檢測到[6]。水環(huán)境中的MPs屬于高分子化合物,盡管具有粒徑小、比表面積大、質(zhì)量輕和疏水性強等特點,能長期穩(wěn)定存在水環(huán)境中,但是會受到紫外線(UV)輻射、高溫降解、生物降解、氧化反應和其他環(huán)境外力作用,容易發(fā)生老化,會改變其表面形貌、官能團和氧含量,從而改變MPs的親水性,將直接影響其對污染物的吸附能力[7-8]。水環(huán)境中的MPs老化后,粒徑將減小,比表面積將增大,有利于對水環(huán)境中抗生素的吸附[9]。老化后的MPs親水性和極性增加,比表面積增大將改變其與有機污染物之間的吸附位點,此外,還可作為各種有害污染物的轉(zhuǎn)運體,能與有害污染物發(fā)生吸附/解吸相互作用,從而影響污染物的濃度[10]。老化MPs的表面形貌、比表面積和官能團等物理化學性質(zhì)發(fā)生顯著改變,不僅會影響其自身環(huán)境行為,而且也會改變MPs與有機污染物之間的相互作用。為了MPs的生態(tài)風險,因此,有必要系統(tǒng)地去了解水環(huán)境中MPs。

現(xiàn)介紹國內(nèi)外MPs的老化方式及其對抗生素的吸附研究,并總結不同老化方式的優(yōu)缺點和老化機制及MPS抗生素在老化MPs上吸附的影響因素,分析不同MPs對不同抗生素的吸附機制,并對今后抗生素在老化MPs上的研究進行展望。

1 MPs的環(huán)境老化

MPs老化的主要原因是結構中含有的不飽和雙鍵、支鏈、羰基和端部羥基等發(fā)生斷裂,從而改變MPs的物理化學性質(zhì)。影響MPs老化的環(huán)境因素主要有光照強度、氧氣含量、溫濕度、水和其他外力等[11]。近些年,關于MPs環(huán)境老化的研究主要集中在MPs的物理化學性質(zhì)和吸附行為的變化,其次是生態(tài)環(huán)境風險、添加劑和低分子產(chǎn)物的釋放。

1.1 MPs暴露于自然環(huán)境下的自然老化

MPs在自然環(huán)境中不可避免會發(fā)生老化過程和受到環(huán)境機械力的作用,從而改變其表面形貌,并形成更多的裂縫和小尺寸的MPs[12]。同樣,暴露于自然環(huán)境中的MPs會經(jīng)歷多種風化作用,包括陽光、熱輻射、生物降解和物理應力等[13]。這些因素會改變MPs表面形貌和官能團,但自然環(huán)境下的老化效率較低,時間較長,很難全面地了解MPs的老化過程[13]。此外,MPs在加工、貯存和使用過程中,會受到內(nèi)外因素的綜合作用發(fā)生老化反應,使其物理化學性質(zhì)的顯著變化,這些變化不僅會加快添加劑的釋放,而且還會促進其污染物遷移能力的提高[14]。因此,自然老化過程中MPs本身的變化需要引起研究者的關注。

自然光解是一種最普遍的自然老化過程,也是MPs在自然環(huán)境中老化和降解的主要途徑。在陽光照射下,MPs可以生成含氧基團,如羰基和羥基。周崇勝等[15]將聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)放置于太陽光下光照1年,發(fā)現(xiàn)3種MPs穩(wěn)定性大小為:PET>PP>PE;除PET以外,PE和PP在自然光照12個月后,都會產(chǎn)生羰基和羥基等親水性官能團,并且接觸角減小,從而增加了MPs的親水性。這可以說明在相同條件光照下,不同類型MPs的自然老化過程將會對其理化性質(zhì)和環(huán)境行為產(chǎn)生不同的影響。近些年來,可生物降解MPs逐漸引起了人們的關注。Bai等[16]將常見的可生物降解MPs:聚乳酸(PLA)、聚羥基脂肪酸酯(PHA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和聚對苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)在野外光照56 d,通過傅里葉紅外光譜發(fā)現(xiàn)老化后的PLA和PBS表面的官能團與原始MPs相比沒有發(fā)生明顯的變化,但老化后的PHA和PBAT表面的官能團數(shù)量與原始MPs相比明顯增多,這說明相同類型MPs在相同自然老化條件下,MPs的老化程度與MPs本身理化性質(zhì)有關。

1.2 MPs實驗室加速老化

MPs在環(huán)境中會經(jīng)歷光老化、化學老化、催化老化、機械老化以及生物老化等一系列老化過程。UV輻射和化學老化會增強MPs的羰基和羥基官能團,含氧官能團的增加會增強MPs的親水性[17]。因此,人們通過實驗室老化技術包括光老化、化學氧化和其他技術來加速MPs的老化,與自然老化相比,實驗室加速老化MPs可以明顯地縮短老化時間,并有助于更好地了解MPs的長期老化行為。

1.2.1 光老化

目前對于光老化的研究,大多數(shù)光老化試驗都是在光化學反應器或老化箱中完成的。文獻[18]報道了紫外線(UV)燈、氙氣燈、汞燈、熒光燈和金屬鹵化物燈通常被用作實驗室模擬太陽紫外線輻射的光源,其中UV燈和氙氣燈應用最為廣泛。由于這些燈大多能發(fā)射UV能量,而MPs對290～400 nm的UV照射具有較強的吸收能力(例如PE在300 nm,聚苯乙烯(PS)在318 nm和PP在370 nm處有較強的吸收能力),從而導致MPs的表面性能可以在短時間內(nèi)被改性。

在實驗室UV燈的選擇上,目前大多數(shù)人選擇使用UV-a(365、340、313 nm)和UV-c(254 nm)波段的紫外燈對MPs進行老化。這是由于太陽光中的紫外光主要由UV-a組成,因此選擇UV-a可以更好地模擬UV誘導MPs在陽光下的老化[19]。Song等[20]計算了PE、PP、PS在金屬鹵素燈(主UV-a波段)下暴露1年達到相同的老化程度需要4.2年的自然老化時間,結果表明,經(jīng)過1年的UV照射和2個月的機械磨損后,MPs出現(xiàn)了裂紋、變黃效應和明顯的破碎。由于紫外光的波長越短,能量越強。因此,具有較高能量的UV-c光可能在短時間內(nèi)實現(xiàn)MPs的快速老化。

在太陽照射中,紫外光只占很小的一部分,而可見光的量很大。因此,UV燈誘導的MPs老化可能不能更好地反映暴露在陽光下的MPs的真實老化過程。氙燈能更接近模擬自然條件下的太陽光照,目前實驗室老化MPs的氙燈使用光強大多集中在28.5～1 200 W/m2范圍內(nèi),與夏季光照強度(約1 000 W/m2)相近。Ward等[21]計算得出,氙燈照射老化PS 1 d相當于0～50°N地區(qū)太陽光照射下的3～10 d。表明MPs老化過程中,光源的選擇是很重要的。光老化機制見圖1,不同種類MPs的光老化機制受聚合物組成和性質(zhì)的影響,光老化作為MPs老化最常用的方法,其整個過程可以分為鏈起始、鏈轉(zhuǎn)移和鏈終止三個步驟[22]。

圖1 光老化機制[22]Fig.1 Photo aging mechanism[22]

1.2.2 化學氧化

與其他老化方法相比,AOPs具有加速老化MPs的能力。雖然AOP模擬MPs在環(huán)境中的自然老化,也存在不可忽視的局限性:①系統(tǒng)相對簡單,未考慮光在自然老化中的重要作用;②為保持MPs氧化速率穩(wěn)定,需要反復添加氧化劑,說明氧化劑消耗大,老化MPs收集少?；诠庹丈浜虯OPs的組合技術(如photo-Fenton)可解決上述問題。最近的研究表明,經(jīng)過Photo-Fenton處理的PS釋放的老化產(chǎn)物與直接光處理相似,并且與單一Fenton處理相比,Photo-Fenton處理可以更有效地氧化MPs,Fenton和Photo-Fenton處理4.5 d后羰基指數(shù)(carbonyl index, CI)值分別為0.05和0.32[28],表明組合老化技術與單一老化技術相比,組合老化技術對MPs的老化程度更高。此外,Hu等[29]得出氧化劑和UV組成的高級氧化法(advanced oxidation process, AOPs)比單獨的UV照射更能加快MPs的老化?；瘜W氧化老化機制見圖2[29]。

圖2 化學氧化老化機制[29]Fig.2 Mechanism of chemical oxidative aging[29]

1.2.3 其他實驗室老化技術

相較于以上兩種實驗室加速老化方法,高溫也可以加快MPs的老化,因為大量的熱量可以迅速引發(fā)聚合物主鏈的氧化。高溫加速老化MPs過程主要在70～120 ℃的鼓風烘箱中完成,溫度過高MPs會分解成有毒的物質(zhì),與光照射過程中的UV引發(fā)劑不同,聚合物的熱老化反應不涉及羅氏反應,即不產(chǎn)生乙烯基和亞乙烯基分子,最終形成酮基。Ding等[30]研究了PS在空氣、純水和海水環(huán)境中高溫75 ℃下的老化性能,結果發(fā)現(xiàn)隨著老化的進行,MPs的形狀縮小,表面逐漸形成裂紋和凹坑,可以說明高溫老化下PS的老化程度對比表面積的增加和含氧表面基團的增加有重要的影響。此外,在空氣時效處理3個月后,出現(xiàn)了萎縮的形狀。而PS在海水老化處理1個月后出現(xiàn)輕微開裂現(xiàn)象,3個月后出現(xiàn)173個碎屑。這說明PS-MPs在不同時效時間和不同時效條件下的變化也不同。

微生物被證明可以增強MPs的降解,然而,生物技術直接降解MPs的能力有限,因為微生物只能在低聚物的鏈長上降解聚合物。在環(huán)境中,作用于MPs的非生物因子將聚合物骨架分解成短鏈分子,生物過程通過使用斷鏈產(chǎn)物作為碳和能源實現(xiàn)最終MPs的降解或礦化。Zhang等[31]研究了從蠟蛾的腸道內(nèi)容物中分離出的真菌黃曲霉用于降解PE-MPs的特征。在培養(yǎng)28 d后,產(chǎn)生了腐蝕表面和含氧基團(醚、羰基和羥基),分子量由222 003 Da下降到89 801 Da,質(zhì)量損失3.9%,表明真菌對MPs的降解性較好。在厭氧微生物老化下的MPs,結晶度通常也會增加[32]。

放電等離子體是一種氧化能力強、效率高、環(huán)境友好的先進氧化技術,在污染物降解和材料改性方面受到了廣泛關注[33]。同時,體系中發(fā)生了一些物理效應,包括UV照射和高溫熱解,物理和化學效應的結合可以有效地改變各種材料親水性、附著力和化學成分等)[34]。放電等離子體氧化技術已被用來通過等離子體的ROS、UV能量和熱量來加速MPs的老化[35]。Zhou等[36]采用放電等離子體氧化加速老化PVC,結果發(fā)現(xiàn)CI和氧碳比(O/C)隨著等離子體氧化強度和時間的增加而增加,老化PVC具有含氧官能團多、粒徑小、比表面積大、親水性強和結晶度高等特點。放電等離子體對MPs的老化可能結合了UV照射、熱效應和ROS氧化,更適合模擬復雜的自然條件。

2 老化MPs對水環(huán)境中不同類型抗生素的吸附行為

目前,多個國家的江河海流域、地下水、地表水、城市污水和養(yǎng)殖水,甚至是飲用水中均已檢測出多種抗生素殘留,并且隨著人類的持續(xù)排放會使水環(huán)境中的殘留抗生素持續(xù)蓄積放大[37]。水環(huán)境中四環(huán)素類(四環(huán)素、土霉素)、喹諾酮類(環(huán)丙沙星、左氧氟沙星)、磺胺類(磺胺嘧啶、磺胺甲嘧啶)和β-內(nèi)酰胺類(阿莫西林、甲氧芐啶)抗生素在老化MPs上的吸附行為研究較多,而大環(huán)內(nèi)酯類(紅霉素、泰樂菌素)、氨基糖普類(鏈霉素、阿卡米星)和酞胺醇類(氯霉素、甲颯霉素)抗生素在老化MPs上的吸附行為研究相對較少,并且大多數(shù)研究人員使用原始MPs對抗生素的吸附行為,對老化MPs對抗生素的吸附行為研究有限[38]。

Xu等[39]曾經(jīng)提出吸附是抗生素在環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化的關鍵過程。MPs作為一種吸附劑,可以在水環(huán)境中吸附抗生素并作為其載體而共同遷移,而MPs會在環(huán)境中不斷地老化,其吸附和解吸能力會根據(jù)受比表面積、孔徑、結晶度和表面形貌等理化性質(zhì)的改變而發(fā)生變化[40]。

目前,已有許多報道抗生素在MPs上的吸附性。Li等[41]研究了5種抗生素在MPs上的吸附,結果發(fā)現(xiàn)同種MPs對于5種抗生素的吸附能力與抗生素的疏水性成正相關。老化MPs是真實環(huán)境中最常見的MPs狀態(tài)。因此,全面了解老化MPs與親水有機污染物(抗生素)之間的吸附行為,可以評估和預防MPs和抗生素在水環(huán)境中共存的環(huán)境風險。

2.1 老化MPs對四環(huán)素類抗生素的吸附行為

四環(huán)類抗生素是應用最早的一類化學治療藥物,被大多數(shù)國家廣泛使用。隨著四環(huán)類抗生素的大量濫用,導致水環(huán)境中抗生素的含量不斷增加。即使在污水處理廠經(jīng)過多種方法和措施去除水體中的四環(huán)類抗生素,但是仍然能檢測到濃度較高的四環(huán)類抗生素[42]。

在先前的研究中發(fā)現(xiàn),MPs對水環(huán)境中四環(huán)類抗生素具有吸附作用,并且吸附作用較強。其中四環(huán)素(TC)和土霉素(OTC)作為第1代四環(huán)類抗生素,也作為人類醫(yī)療和畜牧養(yǎng)殖中常用的抗生素,和MPs在水環(huán)境中共存是常見的現(xiàn)象,因此,有必要了解四環(huán)素類和MPs之間的相互作用。

TC是在水環(huán)境中廣泛檢測到的持久性有機污染物質(zhì)[43]。Guo等[44]研究了PBAT、PS、PP和PE在UV老化和熱活化K2S2O8老化后對TC的吸附,發(fā)現(xiàn)TC在PBAT上的吸附平衡在6 h內(nèi)達到平衡,在PP、PE、PS上的吸附平衡在10 h內(nèi)達到平衡,吸附量的大小為PBAT >PS >PP >PE,說明PBAT對TC的吸附最強;4種MPs均表現(xiàn)出相似的吸附動力學和等溫線;PBAT、PP、PE、PS的線性程度均小于1(0.342 7～0.487 6),說明吸附過程為非線性過程;UV老化和K2S2O8老化均未改變吸附等溫線的相關結果,老化沒有改變其吸附機制。PBAT和PS對TC的吸附存在氫鍵和π-π相互作用,吸附能力遠高于其他MPs,主要吸附機制為氫鍵、π-π相互作用和靜電相互作用。

Sun等[45]研究了OTC在老化PLA上的吸附行為,可生物降解PLA通過微生物降解來老化,研究發(fā)現(xiàn)生物膜相關的理化性質(zhì)發(fā)生改變,增加了表面體積比、增多了表面負電荷和含氧官能團,吸附量表現(xiàn)出比未老化PLA高約2倍,主要吸附機制為靜電作用和疏水作用。此外,pH條件通過改變抗生素的形態(tài)和MPs的表面電荷對OTC的吸附有顯著影響。Cheng等[46]用高密度聚乙烯(HDPE)和PVC,探究了UV老化和UV+30%H2O2老化對MPs的理化性質(zhì)及對鹽酸四環(huán)素(TH)吸附性能的影響,經(jīng)過老化后的MPs表面均出現(xiàn)裂紋和孔隙,比表面積增大,結晶度增加,表面含氧官能團數(shù)量增多,親水性增強。UV和UV/H2O2老化后的HDPE和PVC對TH的吸附量顯著增加,與HDPE相比,PVC經(jīng)老化后表面氧化程度較高,親水性更好,結晶度較低,對TH的吸附量更高。當pH=5時吸附量最大;隨鹽度的增加,老化HDPE和PVC對TH的吸附量顯著下降,說明pH和鹽度是老化HDPE和PVC吸附TH的重要影響因素。也有研究表明老化可能會改變MPs的理化性質(zhì),從而改變吸附機制。Wang等[47]研究發(fā)現(xiàn)PE和PS在UV(254 nm)老化下,增加MPs表面含氧官能團的數(shù)量,改變了MPs的理化特性,從而改變了PE和PS對TC的吸附機制,與原始PS相比,老化PS吸附機制增加了氫鍵和孔填充作用,老化PE和PS對TC的吸附機制見圖3。

圖3 老化PE和PS對TC的吸附機制[47]Fig.3 Adsorption mechanism of aging PE and PS on TC[47]

2.2 老化MPs對喹諾酮類抗生素的吸附行為

喹諾酮類抗生素是中國水環(huán)境中主要抗生素類污染物之一,同時也是中國第三大常用抗生素,被廣泛應用于臨床應用等領域[48]。喹諾酮類抗生素具有較多的極性官能團如羧基、羥基等,容易和水環(huán)境中的MPs發(fā)生相互作用。Liu等[49]研究了PS和PVC在UV老化下對環(huán)丙沙星(CIP)的吸附,發(fā)現(xiàn)老化后PVC結構中的含氧官能團可以與CIP分子之間形成氫鍵,從而吸附量發(fā)生顯著的提高。此外,隨著結晶度的增加,原始PVC的吸附能力下降,而老化PVC的吸附能力則增強,這說明結晶度不是影響吸附的根本因素。鹽度對老化PVC的吸附表現(xiàn)出抑制作用;pH影響老化PVC與CIP之間的靜電引力,靜電引力是影響吸附行為的重要因素,但不是決定因素。原始PVC與老化PVC對CIP吸附最顯著的差異是含氧官能團的數(shù)量,老化PVC產(chǎn)生的含氧官能團較多,這是老化PVC對CIP吸附能力增強的主要原因。

左氧氟沙星(LEV)是一種在全球范圍內(nèi)大量使用,用于治療肺炎,細菌性疾病等的代表性的氟喹諾酮類抗生素。Chen等[50]采用Fenton和UV老化,分別在自然光照條件下和化學氧化條件下模擬了PVC和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的老化過程,并研究了Fenton和UV老化后PVC和PMMA對LEV的吸附。結果發(fā)現(xiàn)UV老化對LEV在PVC和PMMA上的吸附性能均具有顯著的增強作用,且對PVC的促進作用更高一些。從老化方式結果看:UV老化對PMMA吸附性能的促進作用隨粒徑的增加而增強;Fenton老化對PVC的吸附性能促進作用相較于UV老化有所減弱,對PMMA的促進作用則與UV老化相差不大。此外,發(fā)現(xiàn)海水環(huán)境對LEV在Fenton, UV老化前后PVC和PMMA上的富集行為相比純水體系均呈顯著的抑制作用。

2.3 老化MPs對磺胺類抗生素的吸附行為

老化MPs可以吸收和積累比原始MPs更多的污染物[51],并可能導致更嚴重的環(huán)境后果。水環(huán)境中的抗生素不僅會影響生物的生長發(fā)育,還能夠誘導抗藥菌或抗藥基因的產(chǎn)生[52]。

磺胺類藥物被廣泛用于預防和治療各種疾病,其中磺胺甲惡唑(SMZ)作為磺胺類抗生素的一種,由于其價格低廉和化學性質(zhì)穩(wěn)定等特點而被廣泛使用[53]。研究表明抗生素殘留在水環(huán)境中很難自轉(zhuǎn)化和降解,如果在水環(huán)境中長期暴露,就會導致水環(huán)境中的生物出現(xiàn)慢性中毒[54]。因此,有必要進一步研究老化MPs對SMZ吸附的影響,以補充MPs環(huán)境風險評估的不足。Fan等[55]研究了熱活化K2S2O8老化下PLA和PE對SMZ的吸附,結果顯示老化后PLA和PE的粒徑變小,表面產(chǎn)生大量的凹坑、裂縫和孔隙,比表面積增大,含氧官能團強度增加,親水性增強,老化PE和老化PLA對SMZ的主要吸附機制是氫鍵、疏水分配作用和范德華力,吸附機制見圖4。Guo等[56]研究了SMZ、磺胺甲嘧啶(SMT)和頭孢菌素C(CEP-C)分別在淡水和模擬海水體系中在老化PS和老化PE上的吸附行為。在模擬海水中,SMZ和SMT在MPs上的吸附?jīng)]有發(fā)生,只有CEP-C可以吸附在MPs上,主要的吸附機制是疏水、范德華力和靜電相互作用;在淡水系統(tǒng)中,抗生素在PS上的吸附量大小為SMZ >SMT >CEP-C,SMT和CEP-C在PE上的吸附能力相近,且SMT的吸附能力略高于CEP-C,主要吸附機制為疏水相互作用和范德華力。由此說明老化MPs在淡水中的吸附量高于海水。

圖4 老化PE和PLA對SMZ的吸附機制[55]Fig.4 Adsorption mechanism of aged PE and PLA on SMZ[55]

2.4 老化MPs對β-內(nèi)酰胺類抗生素的吸附行為

MPs發(fā)生老化后,一般是提高了對親水性污染物(如抗生素)的吸附能力,對降低了疏水性有機污染物吸附能力,這可能是老化MPs表面的含氧官能團和水環(huán)境介質(zhì)形成了氫鍵[57]。輪胎磨損顆粒(TWP)作為MPs的重要組成部分,因其在水生生態(tài)系統(tǒng)中的廣泛存在而受到關注。

與傳統(tǒng)MPs相比,研究TWP與共存污染物之間的相互作用較少。Fan等[58]研究了TWP和PE在熱活化K2S2O8老化下對阿莫西林(AMX)的吸附,發(fā)現(xiàn)與原始MPs相比,老化TWP的比表面積增加了9.6倍,老化PE的比表面積增加了3.9倍,說明TWP比PE更容易降解。與PE相比,TWP對AMX可能具有更強的載體效應,這可能對水環(huán)境和生物構成更嚴重的潛在風險。Wang等[59]研究了PVC在汞燈老化下對頭孢氨芐(CFX)和頭孢唑林(CFZ)的吸附行為,老化PVC通過與CFZ和CFX形成分子間氫鍵,增強了對CFZ和CFX的吸附能力。與CFX相比,CFZ具有較弱的附在頭孢菌素核心結構上的供電子基團,這可以增強β-內(nèi)酰胺羰基的氫鍵電位,減弱酰胺氮形成氫鍵的能力。老化MPs對不同類型抗生素的吸附見表1。

表1 老化MPs對不同類型抗生素的吸附Table 1 Adsorption of different types of antibiotics by aging MPs

3 結論與展望

綜述了光老化、化學氧化、生物降解等實驗室人工模擬老化方法。與自然老化相比,這些實驗室老化方法具有老化效率高,老化條件可調(diào)控等特點,但無法非常精確地研究在自然條件下MPs的環(huán)境行為。水環(huán)境中MPs對抗生素的吸附能力大小與其自身結構性質(zhì)是密不可分的,不同MPs的結構和組分都不相同,吸附機制也是不相同的,抗生素在老化MPs上的主要吸附機制有疏水相互作用、氫鍵作用、范德華力和靜電作用等。水環(huán)境中MPs對抗生素的吸附能力與污染物的性質(zhì)也是相緊密聯(lián)系的,MPs往往對疏水性有機物具有很好的吸附性能,但隨著老化程度的加深,比表面積增大、含氧官能團數(shù)量增多,老化MPs對親水性有機污染物(抗生素)的吸附會顯著增強,可能對水環(huán)境和生物構成更嚴重的潛在風險。此外,pH、離子強度和溶解性有機質(zhì)對于老化MPs吸附抗生素具有一定促進或抑制作用?；贛Ps的老化及其對水環(huán)境中抗生素的吸附研究方向存在的問題,在未來研究方向上應該將重點放在以下幾個方面。

(1)開發(fā)快速清洗MPs的設備,并建立快速判定老化MPs潔凈程度的方法,為吸附實驗排除干擾因素。

(2)MPs的老化程度對于吸附性能具有重要影響,CI和O/C僅用平均值來反映MPs的老化程度,較難準確地反映MPs的老化程度,亟待開發(fā)精度較高的熒光示蹤定位技術來定量分析MPs的老化程度。

(3)探究利用三維熒光光譜分析單獨溶解性有機質(zhì)和復合溶解性有機質(zhì)為背景的抗生素溶液在老化MPs上吸附的變化,通過改變環(huán)境溫度、pH和離子強度多種因素來探究老化MPs對抗生素的吸附行為,并更科學地評估水環(huán)境中老化MPs和抗生素之間的相互作用。

(4)對于復合抗生素研究相對較少,可以探究不同類別抗生素和老化MPs之間的相互作用,并分析老化MPs與復合抗生素之間存在的相互關系,對于評估老化MPs在復雜環(huán)境下的生態(tài)環(huán)境風險具有重要意義。