近日，广西大学资源环境与能源材料团队在国际一区top期刊Journal of Hazardous Materials上发表了题为“Aging of mask microplastics in distinct environmental media: Impacts on pollutants adsorption and cross-media migration propensity”的研究论文。本研究系统比较了M-MPs在受控紫外线照射、垃圾渗滤液、室外悬挂、池塘水和土壤等不同老化途径下的特性，并评估了它们的吸附行为。研究表明，环境因素对口罩微塑料的老化及污染物吸附起着关键调控作用，为废弃口罩的环境风险评估和管理提供了科学依据。
第一作者：汪家东 杨璐菱
通讯作者：唐艳葵 张寒冰
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2026.142307
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一次性医用口罩的广泛使用导致大量口罩微塑料（M-MPs）释放到环境中。M-MPs不仅直接构成风险，还会吸附污染物而成为污染物载体，并通过食物链传递加剧生态系统中污染物的富集。然而，不同老化途径对M-MPs的老化程度及其作为污染物载体的潜在影响尚不明确。本研究系统比较了M-MPs在受控紫外线照射、垃圾渗滤液、室外悬挂、池塘水和土壤等不同老化途径下的特性，并评估了它们的吸附行为。主要发现如下：(1) 垃圾渗滤液导致的老化最为严重（120天后羰基指数CI为1.75），其老化强度是室外悬挂的3倍；(2) 受控紫外线照射引发的老化速率最快，20天内CI即达到0.55；(3) 经池塘水老化的微塑料（P-MPs）对Cd(II)的吸附容量为2.11 mg·g⁻¹，比原始口罩微塑料（M-MPs）提高了10.55倍，但其对2,4-二甲氨基甲苯（2,4-DMA）的吸附容量（0.14 mg·g⁻¹）远低于经紫外线老化的微塑料（UV-MPs，0.55 mg·g⁻¹）；(4) 吸附差异源于UV-MPs上的羰基通过亲核相互作用增强了2,4-DMA的摄取，而P-MPs表面的生物膜提高了亲水性，促进了Cd(II)的吸附。这些发现表明，环境因素对口罩微塑料的老化及污染物吸附起着关键调控作用，为废弃口罩的环境风险评估和管理提供了科学依据。
作为疾病预防的关键公共卫生消耗品，一次性外科口罩被广泛使用并大量废弃，对环境造成了显著影响。这类口罩主要由聚丙烯（PP）纤维构成，在环境应力作用下发生破碎和降解，释放出大量微塑料（M-MPs）。研究表明，一只口罩经紫外降解后可释放超过150万个微塑料纤维（≤5 μm），因此，一次性外科口罩是环境微塑料污染的重要来源，亟需引起重视。
进入环境后，M-MPs可借助降雨、风力和人类活动等过程在土壤、水体和空气中广泛扩散。由于其较大的比表面积，M-MPs容易吸附有机污染物，并促进这些污染物沿土壤-植物系统和水生食物网迁移，带来潜在的生态与健康风险。深入理解M-MPs的老化动态至关重要，因为老化会深刻改变其理化特性、环境持久性、迁移行为以及对污染物的吸附特征。目前的研究主要集中在实验室模拟老化（如受控紫外照射和臭氧暴露），并已取得了许多有价值的认识。
然而，针对M-MPs在池塘水、垃圾渗滤液、土壤和室外悬挂等真实环境中老化的研究仍较为有限。不同的环境条件会驱动M-MPs老化过程与速率的差异，显著改变其官能团、结晶度、疏水性和破碎倾向等理化性质。这些变化深刻影响着M-MPs在环境中的行为，尤其是其吸附性能及与共存污染物的相互作用。尽管越来越多的研究者已认识到上述问题并开展了基于真实环境情景的研究，但这些工作大多聚焦于单一因素，尚未系统性地探究和比较多种自然环境与实验室条件下M-MPs的老化效应。这导致目前对M-MPs老化机制的认识仍不充分，难以准确反映它们在真实复杂环境中的迁移转化规律与环境风险。
为弥补上述不足，本研究系统比较了在受控紫外照射、垃圾渗滤液、室外悬挂、池塘水和土壤等不同条件下M-MPs的老化情况，并考察了老化后M-MPs对其他污染物吸附与迁移行为的影响，具体包括：（1）定量表征紫外老化微塑料（UV-MPs）和池塘水老化微塑料（P-MPs）对典型重金属Cd(II)与有害有机污染物2,4-二甲基苯胺（2,4-DMA）的共吸附特征；（2）阐明Cd(II)和2,4-DMA在UV-MPs与P-MPs上的吸附机制；（3）评估它们在水力驱动下于多孔介质中的纵向传输。本研究揭示了不同环境条件如何塑造M-MPs的老化及相关风险，从而加深了对其环境归趋的理解。
图1(a) M-MPs的来源与途径；(b) 紫外老化M-MPs (UV-MPs)的表面形貌；(c) 池塘水老化M-MPs (P-MPs)；(d) 垃圾渗滤液老化M-MPs (L-MPs)；(e) 室外悬挂老化M-MPs (N-MPs)。
自然环境暴露会加速口罩微塑料（M-MPs）的老化，使其内部结构与表面形貌发生明显改变。在可控紫外照射下，光化学降解与热效应破坏了熔喷纤维网络；经池塘水或垃圾渗滤液浸泡后，微生物附着形成的生物膜拉扯并撕裂纤维；而在自然悬挂环境中，紫外线、降雨和风力等共同作用引发微塑料破碎，这些形态结构变化表明M-MPs在不同条件下经历了程度各异的老化进程。
图2(a) 紫外老化口罩微塑料（UV-MPs）的羰基指数（CI）；(b) 自然室外悬挂老化口罩微塑料（N-MPs）的羰基指数（CI）；(c) 垃圾渗滤液老化口罩微塑料（L-MPs）的羰基指数（CI）；(d) 口罩微塑料表面的生物膜形成情况；池塘暴露90天后口罩负载生物膜样品中微生物群落相对丰度的16S rDNA测序结果(e)和18S rDNA测序结果(f)。
羰基指数分析表明，紫外辐照在短期内引发最快的化学老化，而垃圾渗滤液浸泡则导致最显著的长期氧化效应；CI的持续升高与结晶度的降低呈负相关，共同反映出不同环境对M‑MPs物理化学性质的深刻改造。
图3(a–b) UV-MPs老化时间FTIR光谱的同步和异步2D COS图；(c–d) N-MPs的同步和异步2D COS图。
基于二维相关光谱（2D-COS）对官能团演变顺序的解析，紫外老化和户外悬挂老化呈现出截然不同的降解路径。紫外老化属于光化学氧化主导，官能团变化顺序大致为 C–H 先发生改变，随后依次出现 C=O 和 C–O，表明是一个先脱氢再快速氧化的过程。而户外悬挂老化则起始于 C–C 骨架的优先断裂，之后才依次涉及不同类型 C–H 的变动和部分氧化，反映出一种结构损伤驱动的降解机制。正是这种演变顺序的差异，塑造了老化微塑料表面截然不同的吸附位点特征。紫外老化早期大量生成的羰基（C=O）能有效络合 Cd(II)，并通过氢键或 n-π 作用与 2,4-DMA 结合，形成高亲和力吸附中心，显著提升了对两类污染物的吸附能力。户外老化因羰基生成相对次要，此类特异性吸附位点密度较低，因而表现出明显不同的吸附亲和力。
图4(a) M-MPs对Cd²⁺的吸附随时间变化曲线；(b) M-MPs对2,4-DMA的吸附随时间变化曲线；(c) 不同投加量下M-MPs对Cd²⁺的平衡吸附量；(d) 不同温度下P-MPs对Cd²⁺吸附的影响；(e) pH值对UV-MPs和P-MPs吸附Cd²⁺的影响；(f) 不同温度下UV-MPs对2,4-DMA吸附的影响；(g) 不同投加量下UV-MPs对2,4-DMA的吸附容量；(h) pH值对UV-MPs吸附2,4-DMA的影响。
生物膜负载的P-MPs对Cd(II)吸附能力最强，紫外老化的UV-MPs则显著提升了对2,4-DMA的吸附，表明生物膜定殖和光化学老化分别驱动了对重金属和有机污染物的差异亲和性；增加微塑料用量降低吸附容量，温度和pH对两类老化MPs吸附性能的影响也截然不同。
图5(a-b) Cd²⁺吸附动力学拟合：(a) 准一级模型，(b) 准二级模型；(c-d) 2,4‑DMA吸附动力学拟合：(c) 准一级模型，(d) 准二级模型；(e-f) Cd²⁺的Freundlich与Langmuir等温线拟合；(g-h) UV‑MPs在石英砂柱中的吸附迁移：(g) 底部向上迁移，(h) 顶部向下迁移。
吸附机制上，Cd(II)在UV-MPs和P-MPs上的吸附均符合准二级动力学和Freundlich模型，2,4-DMA虽符合准二级动力学却因表面异质性和颗粒团聚不符等温线模型；迁移方面，砂柱实验表明增大流速显著促进UV-MPs沿水流方向的纵向迁移，且向下迁移效率远高于向上迁移。
图6(a) UV-MPs、2,4-DMA和Cd(II)的分子静电势图；(b) UV-MPs和2,4-DMA的HOMO与LUMO图；(c) Cd(II)与2,4-DMA之间的吸附能及形成的氢键；(d) UV-MPs的吸附机理图。
高斯模拟与吸附能计算表明，光老化UV‑MPs表面的羰基氧构成亲核位点，通过HOMO‑LUMO电子转移驱动及氢键补充作用，可自发、稳定地吸附Cd(II)和2,4‑DMA，吸附能分别为−4.51和−8.22 kcal/mol。
本研究揭示了口罩微塑料（M-MPs）在不同环境介质中的差异性老化行为及其潜在风险。主要发现如下：（1）垃圾渗滤液引发的化学老化最为严重，120天后羰基指数（CI）高达1.75，是室外悬挂老化的3倍；（2）受控紫外照射下老化进程最快，仅20天CI即达到0.55；（3）老化显著增强了M-MPs的污染物吸附能力——池塘水老化M-MPs（P-MPs）对Cd(II)的吸附容量为2.11 mg·g⁻¹，是原始M-MPs的10.55倍，而紫外老化M-MPs（UV-MPs）对2,4-DMA的吸附容量达0.55 mg·g⁻¹；（4）吸附差异源自不同机制：UV-MPs上的羰基通过亲核相互作用增强了对有机污染物的吸附，而P-MPs表面的生物膜则提高了亲水性，从而促进了重金属的吸附。此外，水动力条件可显著促进紫外老化M-MPs在模型多孔介质中的垂向迁移，这为其迁移行为提供了初步认知。综上，老化途径是决定M-MPs环境行为与复合污染风险的关键因素，可为填埋场和水生环境等高暴露场景的风险精准管控提供科学依据。
Jiadong Wang, Luling Yang, Yifang Ao, Yuxin Yang, Yuping Wu, Yankui Tang, Jing Li, Hanbing Zhang, Aging of mask microplastics in distinct environmental media: Impacts on pollutants adsorption and cross-media migration propensity, Journal of Hazardous Materials, 2026, 142307, ISSN 0304-3894, https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2026.142307
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撰稿：汪家东
编辑：环境与能源功能材料
审核：张寒冰
第一作者：汪家东，广西大学2024级硕士研究生，环境工程专业，在张寒冰教授的指导下进行研究。目前主要研究领域为微塑料的环境行为与风险评价、压电/光催化材料制备与环境应用。以第一作者在Journal of Hazardous Materials刊物发表论文1篇，参与发表论文3篇。
第一作者：杨璐菱，广西大学2020级硕士研究生，环境工程专业，在唐艳葵教授的指导下进行研究，主要研究领域为微塑料。以第一作者在Journal of Hazardous Materials刊物发表论文1篇、Process Safety and Environmental Protection刊物发表论文1篇，参与发表论文1篇。
通讯作者：唐艳葵教授，广西大学资源环境与材料学院教授、博士生导师，研究方向为水污染控制、环境修复及环境友好材料开发。曾在桂林市环境保护局从事污染控制工作，2012年9月至2013年9月作为访问学者赴美国普度大学开展学术交流。主持国家自然科学基金项目《矿区本土锰超富集水（湿）生植物全生命周期对重金属持纳的机理、调控方法及在污染消除中的应用》等科研课题，参与国家社会科学基金西部项目（No.15XKS018）及广西自然基金项目。发表SCI论文15篇（含JCR一区4篇），担任《Journal of Hazardous Materials》期刊审稿人。主讲《环境科学与工程导论》国家级双语示范课程，2009、2010、2014、2015年四次获广西大学“我心目中的好老师”称号，2017年获广西教学成果优秀奖一等奖。
通讯作者：张寒冰教授，广西大学资源环境与材料学院教授，Email：coldicezhang0771@163.com。主要从事环境友好型吸附、光催化、光热催化和气凝胶材料的设计研发，及其在环境催化、油水快速分离等方面的应用。以第一/通讯在Chemical Engineering Journal、Journal of Hazardous Materials、Journal of Colloid and Interface Science、Separation and Purification Technology、Desalination、Journal of Environmental Chemical Engineering、Applied Clay Science等国际知名期刊上发表代表性论文40余篇。获得广西自治区E层次高层次人才，南宁市C类高层次人才称号。同时主持国家自然科学基金项目、广西重点研发计划项目、广西省自然科学基金项目多项，以项目骨干身份参与多项国家自然科学基金面上项目的申报及结题。获广西自然科学奖二等奖荣誉1项。
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