图文导读
研究首先通过扫描电子显微镜（
SEM
）结果显示（图
1
），
PET
纳米塑料呈球形，表面粗糙且易团聚，团聚体尺寸随离子强度升高而增大，导致在多孔介质中的滞留率显著增加。傅里叶红外光谱（
FTIR
）结果证实（图
2
），
PET
纳米塑料表面含有酯基和羟基，
IBP
分子则携带羧基和苯环结构，二者均可通过氢键和疏水作用与石英砂表面相互作用。
图
1
聚对苯二甲酸乙二醇酯（
PET
）的扫描电子显微镜图像：
(a)
放大
2000
倍的
PET
；
(b)
放大
4000
倍的
PET
；
(c)
放大
6000
倍的
PET
；
(d)
放大
9000
倍的
PET
图
2
傅里叶变换红外光谱（
FTIR
）图：
(a)
聚对苯二甲酸乙二醇酯（
PET
）与布洛芬（
IBP
）相互作用后的
FTIR
光谱；
(b)
二氧化硅（
SiO
₂
）与
PET
和
IBP
相互作用后的
FTIR
光谱
污染物单迁移实验表明，离子强度增大时，
PET
纳米塑料的迁移能力增强，这是由于高浓度阳离子压缩双电层，削弱了颗粒与石英砂之间的静电排斥（图
3
）。腐殖酸对纳米塑料迁移的影响则呈现“浓度依赖效应”：低浓度腐殖酸通过吸附在纳米塑料颗粒表面形成空间位阻，使
PET
纳米塑料迁移能力增强；高浓度则因形成“腐殖酸
- PET
”大分子复合体，导致
PET
迁移能力减弱，揭示了天然有机质对迁移的双向调控机制。
图
3
透射电子显微镜（
TEM
）图像：
(a)
精度为
1
微米的聚对苯二甲酸乙二醇酯（
PET
）的
TEM
图像；
(b)
精度为
2
微米的
PET
的
TEM
图像；
(c) 30 mg·L
-1
腐殖酸（
HA
）条件下精度为
2
微米的
PET
的
TEM
图像；
(d) 30 mg·L
-1
布洛芬（
IBP
）条件下精度为
2
微米的
PET
的
TEM
图像
污染物的共迁移实验发现，随着
IBP
浓度升高，
PET
纳米塑料的迁移能力降低，表明二者在石英砂表面存在显著的吸附位点竞争。实验结果表明，低流速下，颗粒与介质接触时间延长，滞留率提升；高流速则因剪切力增强，使迁移能力增强，突显了水动力条件对迁移的关键影响。值得注意的是，在相同离子强度下，
IBP
的存在使
PET
纳米塑料的
zeta
电位绝对值降低，表明电荷中和效应可能削弱颗粒间的静电排斥，促进团聚。分子动力学模拟显示（图
4
和图
5
），
PET
纳米塑料与石英砂的结合能远高于
IBP
，解释了其在共迁移体系中更易滞留的现象。
图
4
分子动力学模拟与
AC
盒子的构建：
(a)
优化后的
PET
；
(b)
优化后的
IBP
；
(c) SiO
₂
超晶胞结构建模；
(d)
长度为
10
的
PET
聚合物结构；
(e) IBP
的
AC
盒子构建；
(f) PET
的
AC
盒构建（其中红色为氧原子；黄色为硅原子；白色为氢原子；灰色为碳原子）
研究通过分子动力学模拟和扩展
DLVO
理论，定量解析了颗粒
-
介质相互作用的能量变化。结果表明，
IBP
使
PET
纳米塑料与石英砂之间的能垒降低，这与实验中观察到的滞留率增加一致。双位点动力学模型准确模拟了不同条件下的
PET
和布洛芬在多孔介质中的迁移过程，揭示了可逆吸附与不可逆沉积的动态平衡。这些结果不仅验证了理论模型的适用性，更为复杂土壤
-
地下水环境中的纳米塑料和布洛芬迁移预测提供了可靠工具。
图
5
分子动力学模拟结果：
(a)
优化前构建的布洛芬（
IBP
）与石英砂反应层；
(b)
优化后构建的
IBP
与石英砂反应层；
(c)
优化前构建的聚对苯二甲酸乙二醇酯（
PET
）与石英砂反应层；
(d)
优化后构建的
PET
与石英砂反应层
