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微塑料不仅是漂浮于水体中的可见颗粒，更在阳光照射下持续向水中释放大量溶解性有机物（MPs DOM）——形成一种肉眼不可见的“化学羽流”。 东北师范大学Jiunian Guan团队在 New Contaminants 发表的研究，对四种常见塑料（聚乙烯PE、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚乳酸PLA、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯PBAT）在黑暗与紫外光条件下进行了长达96小时的浸泡实验，结合动力学模型、荧光光谱、高分辨质谱与红外分析，首次在分子水平上揭示了MPs DOM的释放动力学与化学演化规律。关键发现包括：

• 紫外光使溶解有机碳释放量急剧增加，可生物降解塑料（PLA、PBAT）释放量最高；

• 释放过程遵循零级动力学，由塑料表面的物理化学约束（而非水中浓度）决定，紫外光下膜扩散是限速步骤；

• MPs DOM包含添加剂、单体、低聚物、光氧化碎片等复杂分子，且随时间增加含氧官能团（醇、羧酸、醚、羰基）比例上升；

• 荧光特征显示，MPs DOM与微生物源有机物相似，与河流天然有机质（陆源）显著不同。

该研究为评估微塑料污染对碳循环、微生物群落、污染物迁移的长期影响提供了关键分子基础。

微塑料的“隐形”排放：从颗粒到化学羽流

微塑料进入水环境后，不仅以物理颗粒形式存在，还会浸出添加剂、未聚合单体、降解碎片等溶解性有机分子。这些物质构成MPs DOM，可影响微生物代谢、光化学过程、重金属络合及污染物迁移。然而，MPs DOM的释放动力学与化学演化规律此前缺乏系统研究。

实验设计：四类塑料 + 黑暗/紫外光对照

研究者选取四种代表性塑料：

• PE：聚乙烯，包装材料；

• PET：聚对苯二甲酸乙二醇酯，饮料瓶；

• PLA：聚乳酸，生物基可降解塑料；

• PBAT：聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯，可降解地膜。

在黑暗与紫外光（模拟阳光） 条件下，将塑料颗粒浸泡于水中，定期取样（0-96小时），分析溶解有机碳（DOC）、荧光特性、分子组成等。

核心发现：光照加速释放，可降解塑料释放量最高

1. 释放动力学：零级反应，表面限速

• 紫外光下，DOC释放量显著高于黑暗对照；

• PLA与PBAT的DOC释放量最高，与其化学结构不稳定有关；

• 释放过程符合零级动力学（释放速率与水中浓度无关），表明由塑料表面物理化学过程（如表面侵蚀、膜扩散）控制，而非简单的浓度梯度扩散。紫外光下，膜扩散（分子穿过塑料表面水膜）是限速步骤。

2. 分子组成：添加剂、单体、氧化碎片
高分辨质谱与红外分析揭示：

• MPs DOM包含添加剂（如邻苯二甲酸酯增塑剂）、未聚合单体（如对苯二甲酸）、低聚物、光氧化碎片；

• 随时间增加，含氧官能团（醇、羧酸、醚、羰基）比例上升，表明光氧化作用不断改变分子结构；

• 芳香族塑料（PET、PBAT）产生更复杂的混合产物。

3. 荧光特征：微生物源vs.陆源
荧光光谱显示，MPs DOM的荧光信号与微生物活动产生的有机物（如类蛋白峰）相似，与河流中天然溶解有机质（以类腐殖质为主，来自陆源植物分解）形成鲜明对比。这意味着MPs DOM可能被微生物优先利用，从而改变水体微生物群落结构与功能。

环境意义：看不见的生态影响

• 碳循环扰动：MPs DOM作为活性有机碳，可能刺激微生物代谢，改变水生生态系统碳通量；

• 污染物迁移：MPs DOM可与重金属、疏水性污染物形成络合物，影响其毒性、生物利用度与迁移路径；

• 氧化应激：MPs DOM可产生活性氧（ROS），对水生生物造成氧化损伤；

• 消毒副产物前体：在水处理厂中，MPs DOM可能与氯反应生成有毒消毒副产物。

未来方向：机器学习预测与风险模型

鉴于MPs DOM组成复杂、动态演化，传统化学分析难以全面捕捉。研究者建议利用机器学习方法，基于塑料类型、光照条件、水体化学等参数，预测不同环境条件下MPs DOM的演化轨迹，为环境风险评估提供工具。

参考信息
Reference: “Molecular-level insights into derivation dynamics of microplastic-derived dissolved organic matter” by Shiting Liu, Xiamu Zelang, Chao Ma, Zhuoyu Li, Xinyue Wang, Hanyu Ju, Jingjie Zhang and Jiunian Guan, 5 December 2025, New Contaminants.
DOI: 10.48130/newcontam-0025-0016