Die kombinierte Verschmutzung durch Mikroplastik und Arsen ist ein Schwerpunkt im Bereich der Umweltwissenschaften geworden. Der auf der Oberfläche von Mikroplastik gebildete Biofilm und die von ihm produzierten extrazellulären Polymere (EPS) können das Grenzflächenverhalten von Mikroplastik gegenüber Schwermetallen erheblich verändern. In dieser Studie wurden Natriumalginat (SA) und Rhamnolipide (RLs) als typische Biomembran-Modellsubstanzen für Polysaccharide und Glycolipide sowie Polystyrol (PS) und Polyethylenterephthalat (PET) als Träger verwendet, um die Wirkung von Arsenform, Salzgehalt und Huminsäure auf das Adsorptionsverhalten von Arsen im System Modellsubstanz-Mikroplastik zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Arsenform der Schlüsselfaktor für die Regulation der Adsorption durch Mikroplastik ist: PS und PET weisen die höchste Grenzflächenaffinität für pentavalentes Arsen auf, während bei organischen Arsenformen niedrige Adsorptionsmengen beobachtet wurden. SA hemmt die Adsorption von trivalentem, pentavalentem und monomethyliertem Arsen auf PS und PET, kann jedoch die Adsorption von Arsencholin auf PET verstärken; RLs fördern die Adsorption von Arsenbetaïn und Arsencholin auf beiden Mikroplastikarten. Die Salinitätseinfluss-Ergebnisse zeigten, dass die hemmende Wirkung von SA und RLs in der Gruppe mit ultrapurem Wasser am stärksten war und in der Gruppe mit Leitungswasser und Meerwasser abgeschwächt wurde, was auf den durch die erhöhte Ionenkraft ausgelösten elektrostatischen Abschirmeffekt zurückzuführen ist. Huminsäure kann die hemmende Wirkung von SA und RLs effektiv umkehren, wodurch die Adsorptionsmenge von Arsen durch Mikroplastik im System wieder ansteigt. Der auf Adsorptionsmenge und Halbwirbalkonzentration basierende Toxizitätsverteilungsindex (TPI) zeigt, dass das Risiko einer toxischen Verstärkung von anorganischem Arsen im PS-System höher ist als bei organischem Arsen, während die Einbindung von SA und RLs den TPI-Wert für anorganisches Arsen senken kann. Die Studie enthüllt den differenzierten Regulationsmechanismus funktionaler EPS-Glycolipid-Komponenten für die Arsenadsorption durch Mikroplastik und liefert eine theoretische Grundlage für eine präzise Risikobewertung der kombinierten Mikroplastik-Arsen-Verschmutzung in komplexen aquatischen Umgebungen.

Mikroplastik; extrazelluläre Polymere; Arsenform; Toxizitätsverteilungsindex