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  人類對(duì)20世紀(jì)最偉大發(fā)明之一-塑料的大量使用，導(dǎo)致了微塑料這種顆粒極小、極難降解且在環(huán)境中大量擴(kuò)散的新型污染物。研究表明，隨著人類活動(dòng)和自然運(yùn)輸?shù)挠绊�，這些極難降解的微塑料最終會(huì)匯集于深海的海溝及極地海冰中。由于低溫對(duì)化學(xué)反應(yīng)的抑制作用，因此極地海冰通常被認(rèn)為是微塑料匯集的 “死胡同”。

  近日，中南大學(xué)柴立元院士團(tuán)隊(duì)的林璋教授研究小組，以典型的微塑料聚苯乙烯（PS）為對(duì)象，發(fā)現(xiàn)了微塑料在冰中的反常加速降解現(xiàn)象。與常規(guī)認(rèn)知的低溫抑制化學(xué)反應(yīng)過(guò)程相反，該工作發(fā)現(xiàn)冰中的微塑料在短時(shí)間內(nèi)（36 h）即可發(fā)生明顯的氧化降解。對(duì)比以往報(bào)道中的自然降解過(guò)程，微塑料在冷凍條件下48天即可達(dá)到自然水體中30-70年的降解效率。在體系中進(jìn)一步充入氧氣的情況下，微塑料的冷凍降解效率甚至優(yōu)于大部分人工的高級(jí)氧化處理法。

  機(jī)理研究表明，冷凍引發(fā)的微塑料在晶間過(guò)冷水中的濃縮及擠壓效應(yīng)是微塑料加速降解的關(guān)鍵。首先，冰晶形成過(guò)程中的排雜效應(yīng)使得微塑料PS被濃縮到微米級(jí)的晶間過(guò)冷水中。其次，冰晶界的限域空間導(dǎo)致PS被聚集擠壓，從而引起PS自激發(fā)敏化形成高活性的三線態(tài)³PS^*。³PS^*進(jìn)一步活化被濃縮在晶間水中的分子氧，產(chǎn)生高活性的單線態(tài)氧自由基（¹O₂），最終通過(guò)自由基氧化反應(yīng)引發(fā)PS的加速降解。

  該工作闡明了一種從未被發(fā)現(xiàn)過(guò)的微塑料污染物的環(huán)境降解新機(jī)制，啟發(fā)了一種利用冷凍降解處理微塑料污染物的新途徑，揭示了地球如何利用冰封大地的“化學(xué)反應(yīng)靜默期”繼續(xù)從事污染物自凈化工程的神奇奧秘。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202206947

通訊作者簡(jiǎn)介

林璋

中南大學(xué)教授

國(guó)家重金屬污染防治工程技術(shù)研究中心副主任

廣東省固體廢物污染控制與資源化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任

英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)期刊Environ. Sci.: Nano副主編

愛(ài)思唯爾期刊Eco Environmental & Health副主編

英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)士（Fellow of the Royal Society of Chemistry，F(xiàn)RSC）

中國(guó)重金屬污染防治專業(yè)委員會(huì)副主任委員

地址：湖南省長(zhǎng)沙市岳麓區(qū)中南大學(xué)（410083）

聯(lián)系電話：13044258136  電子郵箱: zhang_lin@csu.edu.cn

研究方向

  長(zhǎng)期從事重金屬污染控制化學(xué)研究，致力于解決污染控制工程中的科學(xué)問(wèn)題。研究方向主要包括：1) 表界面調(diào)控晶體生長(zhǎng)理論在危廢中重金屬深度提取和分離中的應(yīng)用研究；2) 納米技術(shù)對(duì)水中低濃度重金屬的深度提取及富集理論；3) 新材料對(duì)工業(yè)二氧化碳廢氣的能源化轉(zhuǎn)化；4) 地質(zhì)微生物對(duì)重金屬的轉(zhuǎn)化及成礦固定原理。近年來(lái)承擔(dān)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、中科院先導(dǎo)A、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金等重要科研任務(wù)20余項(xiàng)。在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem., ES&T, Nano Lett., Nat. Commun., Small, PNAS, Joule等期刊共發(fā)表 SCI 論文 240余篇，SCI引用8400余次。已授權(quán)發(fā)明專利50余項(xiàng)，其中 PCT專利10余件。并結(jié)合污染控制創(chuàng)新理論與行業(yè)實(shí)際需求，完成了多項(xiàng)工程案例，受到了同行專家的高度認(rèn)可。