Das Adsorptionsverhalten von Mikroplastik (MPs) gegenüber polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAHs) und deren Derivaten bestimmt deren Migration, Verbleib in der Umwelt und kombinierte ökologische Toxizität. Zur Klärung der Adsorptionsselektivität und Wirkmechanismen, die durch Unterschiede in der Substituentenstruktur der PAHs verursacht werden, wurde in dieser Arbeit Mikroplastik aus Polyvinylchlorid (PVC) als Untersuchungsobjekt gewählt. Durch Makroadsorptionsversuche in Kombination mit Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR) und zweidimensionaler Korrelationsspektroskopie (2D-COS) wurden systematisch die Adsorptionseigenschaften und molekularen Wirkmechanismen von PVC gegenüber Phenanthren und seinen Derivaten untersucht. Die Ergebnisse der Makroadsorptionsversuche zeigen einen signifikanten Einfluss der Substituentenstruktur der PAHs auf die Gleichgewichtsadsorptionsmenge von PVC, wobei der Adsorptionsprozess überwiegend chemisch ist und das Pseudo-Zweitordnungs-kinetische Modell die beste Anpassung zeigt. Das Adsorptionsverhalten der meisten Schadstoffe an PVC folgt dem linearen Modell, wobei die Langmuir-Affinitätskoeffizienten für Chlorphenanthren und Formaldehydphenanthren deutlich erhöht sind, was auf spezifische Wechselwirkungen hinweist. Die 2D-COS-Spektrenanalyse enthüllte weiterhin, dass der dominierende Adsorptionsmechanismus von PVC für Phenanthren die Cl-π-Interaktion zwischen den Seitenketten von PVC und dem Aromatenring ist; Substituenten regulieren die Antwortpriorität der funktionellen Gruppen von PVC dynamisch durch verschiedene Kräfte: Die Methylgruppe kann die Reaktionssequenz der aliphatischen Kettensegmente feinjustieren, die Aldehydgruppe verändert den Adsorptionsweg durch Bildung von C—H···O=C-Wasserstoffbrücken, Chloratome bewirken durch induktive Effekte und sterische Hinderung eine priorisierte Reaktion der C—H-Bindung, während die Nitrogruppe die Konformation der Hauptkette von PVC durch starkes Feldeffekt steuert. Diese Studie liefert eine wissenschaftliche theoretische Grundlage für die ökologischen Risikoabschätzung der kombinierten PAHs-MPs-Kontamination in aquatischen Umgebungen.

Polyvinylchlorid-Mikroplastik; Phenanthren und seine Derivate; Adsorptionsinteraktionsmechanismus; zweidimensionale Korrelationsspektroskopie