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青島能源所開發(fā)出核殼模式塑料合成方法用于納米塑料環(huán)境行為研究时间：2023-10-25 納米塑料（Nanoplastics，NPs）的污染效應(yīng)越來越受到重視，研究發(fā)現(xiàn)NPs會(huì)引起包括物理損傷、氧化應(yīng)激、細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)受損、發(fā)育缺陷和遺傳損傷等在內(nèi)的多種不良影響。然而，受NPs本身性質(zhì)和環(huán)境因素的影響，環(huán)境中NPs的準(zhǔn)確跟蹤監(jiān)測和可靠定量分析問題仍然亟待解決。盡管如此，實(shí)驗(yàn)室中納米塑料毒理及環(huán)境行為研究，可為其污染防治、毒理效應(yīng)研究提供參考。為此，納米塑料的可控合成及定量化十分重要。 青島能源所工業(yè)生物燃?xì)庋芯恐行拈_發(fā)了一種核殼模式塑料（Au@NPs，圖1）可控合成的方法。此核殼納米塑料以金納米粒子（Au）為核，實(shí)現(xiàn)塑料的定量檢測；以聚苯乙烯為殼，賦予其塑料的性質(zhì)。此外，可通過引發(fā)劑及反應(yīng)時(shí)間調(diào)控，實(shí)現(xiàn)納米塑料表面電荷和粒徑的可控調(diào)節(jié)。
圖1 核殼Au@NPs的合成過程及其表征。 隨后，研究選取了六種環(huán)境基質(zhì)，包括海水、湖水、污水、廢污泥、土壤和沉積物，研究了Au@NPs從不同環(huán)境介質(zhì)中的回收率以評(píng)估其作為模式塑料的可行性。結(jié)果表明Au@NPs的回收率均達(dá)到80%以上（圖2），并且在1%過氧化氫溶液，模擬胃液、酸以及堿的不同環(huán)境因素下也表現(xiàn)出優(yōu)異的抗性。在此基礎(chǔ)上，將合成的核殼式Au@NPs應(yīng)用于淡水體系NPs的環(huán)境行為研究中發(fā)現(xiàn)，不同性質(zhì)的Au@NPs能夠?qū)λ{(lán)藻和浮萍產(chǎn)生相應(yīng)的生態(tài)毒性效應(yīng)，且通過ICP-MS對(duì)生物體各部位NPs的含量進(jìn)行了定量分析，而共聚焦激光掃描顯微鏡散射光成像技術(shù)也觀察到了核殼式Au@NPs在生物體內(nèi)的分布情況（圖2），實(shí)現(xiàn)了NPs相關(guān)環(huán)境行為的有效監(jiān)測分析。
圖2 核殼式Au@NPs的環(huán)境抗性、回收率及淡水系統(tǒng)環(huán)境行為的研究 本研究合成的核殼式Au@NPs不僅能通過改變聚合反應(yīng)時(shí)間、苯乙烯用量和自由基引發(fā)劑等因素，獲得不同大小和表面電荷的NPs，且在環(huán)境介質(zhì)中穩(wěn)定、回收率高，為各種復(fù)雜環(huán)境系統(tǒng)中不同類型NPs的環(huán)境行為研究提供理想模型選擇，解決了NPs難以跟蹤監(jiān)測和定量分析的問題。
圖3 相關(guān)研究在Analytical Chemistry發(fā)表封面論文 相關(guān)研究成果近期作為封面論文發(fā)表于國際權(quán)威期刊Analytical Chemistry《分析化學(xué)》，工業(yè)生物燃?xì)庋芯恐行墓鶚s波研究員、山東大學(xué)袁憲正教授、江南大學(xué)鄒華教授為本論文的通訊作者，付善飛研究員與山東師范大學(xué)馮立娟博士為論文的共同*作者。本研究獲得了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、“清潔能源轉(zhuǎn)化技術(shù)與示范”中國科學(xué)院戰(zhàn)略重點(diǎn)研究項(xiàng)目以及山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助。（文/圖 朱鴻璐 付善飛） 原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c01666 Shan-Fei Fu, Li-Juan Feng, Honglu Zhu, Yun Zhang, Xian-Zheng Yuan*, Hua Zou*, and Rong-Bo Guo*，Core-Shell Au@Nanoplastics as a Quantitative Tracer to Investigate the Bioaccumulation of Nanoplastics in Freshwater Ecosystems. Analytical Chemistry. 2023, 8. |
