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  人類對20世紀最偉大發明之一-塑料的大量使用，導致了微塑料這種顆粒極小、極難降解且在環境中大量擴散的新型污染物。研究表明，隨著人類活動和自然運輸的影響，這些極難降解的微塑料最終會匯集于深海的海溝及極地海冰中。由于低溫對化學反應的抑制作用，因此極地海冰通常被認為是微塑料匯集的 “死胡同”。

  近日，中南大學柴立元院士團隊的林璋教授研究小組，以典型的微塑料聚苯乙烯（PS）為對象，發現了微塑料在冰中的反常加速降解現象。與常規認知的低溫抑制化學反應過程相反，該工作發現冰中的微塑料在短時間內（36 h）即可發生明顯的氧化降解。對比以往報道中的自然降解過程，微塑料在冷凍條件下48天即可達到自然水體中30-70年的降解效率。在體系中進一步充入氧氣的情況下，微塑料的冷凍降解效率甚至優于大部分人工的高級氧化處理法。

  機理研究表明，冷凍引發的微塑料在晶間過冷水中的濃縮及擠壓效應是微塑料加速降解的關鍵。首先，冰晶形成過程中的排雜效應使得微塑料PS被濃縮到微米級的晶間過冷水中。其次，冰晶界的限域空間導致PS被聚集擠壓，從而引起PS自激發敏化形成高活性的三線態³PS^*。³PS^*進一步活化被濃縮在晶間水中的分子氧，產生高活性的單線態氧自由基（¹O₂），最終通過自由基氧化反應引發PS的加速降解。

  該工作闡明了一種從未被發現過的微塑料污染物的環境降解新機制，啟發了一種利用冷凍降解處理微塑料污染物的新途徑，揭示了地球如何利用冰封大地的“化學反應靜默期”繼續從事污染物自凈化工程的神奇奧秘。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202206947

通訊作者簡介

林璋

中南大學教授

國家重金屬污染防治工程技術研究中心副主任

廣東省固體廢物污染控制與資源化重點實驗室主任

英國皇家化學學會期刊Environ. Sci.: Nano副主編

愛思唯爾期刊Eco Environmental & Health副主編

英國皇家化學學會會士（Fellow of the Royal Society of Chemistry，FRSC）

中國重金屬污染防治專業委員會副主任委員

地址：湖南省長沙市岳麓區中南大學（410083）

聯系電話：13044258136  電子郵箱: zhang_lin@csu.edu.cn

研究方向

  長期從事重金屬污染控制化學研究，致力于解決污染控制工程中的科學問題。研究方向主要包括：1) 表界面調控晶體生長理論在危廢中重金屬深度提取和分離中的應用研究；2) 納米技術對水中低濃度重金屬的深度提取及富集理論；3) 新材料對工業二氧化碳廢氣的能源化轉化；4) 地質微生物對重金屬的轉化及成礦固定原理。近年來承擔國家重點研發項目、國家自然科學基金重點項目、中科院先導A、國家杰出青年科學基金等重要科研任務20余項。在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem., ES&T, Nano Lett., Nat. Commun., Small, PNAS, Joule等期刊共發表 SCI 論文 240余篇，SCI引用8400余次。已授權發明專利50余項，其中 PCT專利10余件。并結合污染控制創新理論與行業實際需求，完成了多項工程案例，受到了同行專家的高度認可。