文章信息
第一作者：谢林阳
https://doi.org/10.1021/acs.est.4c09107
亮点
研究进展
近半个世纪以来，人们对MPs的老化进行了广泛的研究，并提出了老化的自由基机制，但这些研究止步于此，并没有继续研究产生的自由基是否可以在聚合物分子网络结构中稳定下来并形成EPFRs。目前，EPFRs的形成有两种被广泛接受的机制：芳香族化合物（如对苯二酚和苯酚）与过渡金属之间的电子转移，以及聚合物和天然有机物中化学键在外部能量驱动下的均裂。前者一般包括物理吸附、化学吸附和电子转移三个步骤（图3（a））。第一步是在氢键作用下，芳香族化合物（如多环芳烃和酚类）通过物理吸附到过渡金属（如铁和铜）氧化物表面。第二步是芳香族化合物在金属氧化物表面发生化学吸附，根据取代基的类型，通过去除水或氯化氢。第三步是电子从芳香族化合物转移到过渡金属上以形成EPFRs。后者则是聚合物、天然有机物质的化学键在光、热或电解等外界能量作用下发生均裂，产生的有机自由基通过离域效应或位阻效应稳定下来（图3（b））。对于老化MPs上EPFRs的形成，上述两种机制都可能存在。一方面，老化MPs的负电荷、孔隙和比表面积的增加促进了其对重金属（如铅离子）和芳香族化合物（如4-硝基酚和四环素）的吸附，进而可通过电子转移形成EPFRs。另一方面，MPs化学键可在光和热等外部能量作用下均裂形成的未配对电子，它们可以在聚合物网络结构内稳定形成EPFRs。目前的研究大多将MPs上EPFRs的形成机制归因于后者，而前者的报道很少。这是因为过渡金属的参与对于微塑料上EPFRs的产生并不是必需的，而未配对电子被共轭苯环离域形成稳定的自由基是关键因素。
图3 芳香族化合物在Cu(II)O颗粒（a）、光老化腐殖物质（b）、PA-MPs（c）、PPS-MPs和PSF-MPs（d）上形成EPFRs的机制
不可否认的是，以前对MPs毒性的评估忽略了EPFRs的作用，这可能低估了MPs的实际风险。虽然研究人员对MPs-EPFRs进行了研究，但现有知识仍存在空白。因此，为了更系统、全面地了解老化MPs上EPFRs的形成及其环境影响，还需要在以下方面进行深入的探索性研究：
作者介绍
祝可成，西北农林科技大学副教授、硕士生导师，入选西北农林科技大学“高层次人才发展支持计划”。以第一/通讯作者在Environmental Science & Technology、Water Research等国内外期刊发表SCI索引论文20余篇，获得陕西省优秀博士学位论文、陕西省自然科学优秀学术论文奖三等奖（排名1）、陕西省自然科学二等奖（排名3）、中国土壤学会科学技术奖二等奖（排名2）等学术荣誉与奖励。主要开展了水土中典型污染物的环境行为与去除技术、微塑料环境行为与效应等研究工作，在环境自由基的形成过程和环境行为方面开展了深入系统的工作。
贾汉忠，西北农林科技大学教授、博士生导师，入选长江学者特聘教授、青年长江学者、陕西省特支计划-科技创新领军人才、陕西省杰出青年科学基金等，获中国青年科技奖、中国环境学会青年科学家奖（金奖）、中国农学会“青年科技奖”、中国土壤学会“优秀青年学者奖”等。兼任Environ Chem Lett副主编、Eco-Environ Health期刊编委、B Environ Contam Tox等期刊编委。以第一/通讯作者在GCB、ES&T、SBB等国内外期刊发表SCI索引论文120余篇，以第一完成人获得陕西省自然科学二等奖、中国土壤学会科学技术奖二等奖等学术成果。长期从事水土中典型新型污染物的环境行为与去除技术、土壤外源碳生物地球化学过程与效应等研究，特别在环境自由基的形成过程、环境行为及生态效应方面开展了深入系统的工作。
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