预测微塑料对PFAS吸附的新模型

全世界的河流、湖泊和海洋是数万亿个长度小于5毫米的塑料污染的家园，被称为微塑料，它们的大小使它们很容易进入人类和动物体内。有些可以吸附和运输其他污染水道的有害有毒物质，包括某些类型的最近发现的一组有毒“永久性化学物质”，称为全氟和多氟烷基物质，或PFAS。

淡水和海水中有数千种PFAS，测试微塑料是否可以吸收每一种都需要进行昂贵、耗时且劳动密集型的测试。这就是为什么缅因大学领导的研究小组开发了一种新型模型来预测任何给定种类的微塑料是否会吸附任何特定类型的PFAS以及吸附浓度是多少。

DilaraHatinoglu，博士土木与环境工程专业的学生，​​与环境工程助理教授兼她的顾问OnurApul以及亚利桑那州立大学可持续工程与建筑环境学院副教授FrançoisPerreault合作领导了该项目。

他们的模型适用于淡水和咸水，并考虑了微塑料的类型、大小、形状和离子电荷;PFAS的功能化合物基团和链长;以及构成水的溶液化学的盐度、pH值和天然有机物。除了最大限度地减少对大量实验室测试的需求外，这些模型还可以帮助开发用于去除PFAS的新技术和资源。

“在水处理厂，我们使用聚合物作为吸附剂，它们有可能从水中去除PFAS。我们的模型可以支持新吸附剂技术的开发，”Hatinoglu说。“我们可以根据模型的结果和发现修改吸附剂，因为它可以让我们了解吸附机制的机制和贡献者。”

对于他们的研究，UMaine领导的团队训练了其模型，以确定聚苯乙烯微塑料是否会吸收12种不同的化学物质，所有这些化学物质都是PFAS的一个子集，称为全氟烷基羧酸(PFCA)。除了验证他们的模型(包括淡水和咸水)的功效外，他们还对PFAS和聚苯乙烯微塑料之间的吸附机制有了一些了解。

他们的发现包括聚苯乙烯比短链吸附更高浓度的长链PFAS，盐水中的微塑料比淡水中吸附更多的PFAS，而决定PFCA是否会被微塑料吸收的最大影响因素是微塑料的极化性和疏水性。前者。他们的发现和有关该模型的其他详细信息发表在《全面环境科学》杂志上。

研究人员通过重新配置现有类型的模型(称为基于线性溶剂化能量关系(LSER)的预测模型)，创建了预测微塑料对PFAS吸附的方法。传统的LSER模型用于自然带电有机化合物之间的吸附力学，但PFAS带负电。Hatinoglu、Apul和Perreault是首批将LSER模型应用于PFAS吸附的研究人员。

Hatinoglu在她之前的工作基础上创建了另一个模型来预测其他污染物对微塑料的吸附能力。新模型将考虑微塑料降解的程度。

“如果塑料降解，相互作用会受到显着影响，所以我想更多地了解降解对吸附的影响，”她说。“那会更现实。”

由Hatinoglu领导的项目是Apul、他的学生和同事以及亚利桑那州立大学研究人员共同探索微塑料与各种化学品之间相互作用的更广泛努力的一部分。

“我们正在努力开创学术知识。我们正在努力引领世界并与国家的需求保持一致。这是一个很好的位置，”阿普尔说。“我们正在该领域进行[尖端]研究，试图发表该学科的第一篇恰好处于缅因州和国家需求前沿的学科。”

作为缅因州PFAS+计划的一部分，许多缅因州研究人员正在共同开展多个PFAS研究项目。Apul是全校范围内关注新出现的PFAS污染危机及其级联环境和社会影响的倡议的科学负责人和指导委员会成员。

“我们正在努力创造一个多学科协作的环境来解决PFAS问题。这是一场如此巨大的危机，单一学科、一个人无法解决它，”阿普尔说。“有很多不同的方面，所以我们正在努力引进大量有才华的研究人员。Dilara就是其中之一，我们很幸运能拥有她。”

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