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封面文章丨多源农业有机投入品释放有机质对纳米塑料聚集的影响

  • 2026-11-01 10:04:07
封面文章丨多源农业有机投入品释放有机质对纳米塑料聚集的影响

来源:《农业环境科学学报》2026年3期

作者:张潇雨1,马杰1*,霍莉莉1,孙艺璇1,2,刘勇1,冯冰聪1

单位:1.农业农村部环境保护科研监测所;2.天津理工大学环境科学与安全工程学院

摘要
为阐明农业有机投入品来源溶解性有机质(DOM)、纳米塑料(NPs)表面官能团异质性与阳离子价态(Na+/Ca2+)协同调控NPs聚集的机制,本研究选取3种DOM(BCDOM、WSDOM、CMDOM)及无官能团NPs(NPs-Bare)、羧基NPs(NPs-COOH)和醛基聚苯乙烯NPs(NPs-CHO),通过聚集动力学实验,结合动态光散射和Zeta电位分析,系统探究DOM类型、NPs官能团及电解质浓度(Na+ 100~800 mmol·L-1,Ca2+ 10~60 mmol·L-1)对NPs聚集的耦合效应。结果表明:DOM对NPs的影响具显著来源依赖性,富蛋白质的CMDOM在Na+体系中对3种NPs聚集的抑制作用最强(近完全稳定),高芳香性的BCDOM抑制作用最弱,WSDOM(含木质素/糖类)居中;Na+体系中DOM显著提升临界聚集浓度(如NPs-Bare的临界聚集浓度自600 mmol·L-1升至800 mmol·L-1);高浓度Ca2+通过桥联作用介导CMDOM/WSDOM促进NPs-COOH/NPs-CHO聚集(临界聚集浓度降低);NPs官能团对DOM的稳定作用有较大影响,CMDOM对NPs-COOH稳定作用最强,CMDOM对NPs-Bare抑制作用的强度低于NPs-COOH但高于NPs-CHO,NPs-CHO呈现出复杂的电荷响应。研究阐明了农业多源DOM、NPs官能团异质性与阳离子价态协同调控异质聚集的机制,DOM的来源特性决定其抑制效率,阳离子价态可以调控聚集作用方向,NPs官能团特性影响聚集作用的响应程度。
结论
(1)不同有机投入品来源的DOM的分子组成和浓度有明显差异,因此对NPs聚集的影响不同。高浓度富含蛋白质的CMDOM通过空间位阻和静电排斥对NPs聚集的抑制作用较强;中浓度木质素的WSDOM抑制作用处于中间水平;低浓度高芳香性的BCDOM因吸附量不足,其抑制作用最弱。

(2)在一价阳离子(Na+)体系中,DOM的稳定效应起主要作用,提高了NPs的临界聚集浓度(CCC);但在高浓度的二价阳离子(Ca2+)体系中,高浓度DOM(CMDOM、WSDOM)通过“Ca2+-DOM桥联”机制促进具有特定官能团的NPs聚集,降低了CCC值。

(3)羧基修饰NPs(NPs-COOH)对DOM稳定作用的响应显著,但易与Ca2+络合,在特定条件下更容易聚集。醛基修饰NPs(NPs-CHO)的聚集行为受电荷屏蔽和化学作用共同影响。NPs的表面化学性质(官能团类型)是控制其聚集行为的内在原因。

引用本文:

张潇雨,马杰,霍莉莉,等. 多源农业有机投入品释放有机质对纳米塑料聚集的影响[J]. 农业环境科学学报, 2026, 45(3):579-591.

ZHANG X Y, MA J, HUO L L, et al. Effects of organic matter released from multi-source agricultural organic inputs on nanoplastic aggregation[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2026, 45(3):579-591.

编辑:宋潇

校对 | 审核:潘淑君  王农

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