在潮河中模拟ZnO纳米颗粒的命运和运输:将特定形式的材料流分析模型与水力动力命运模型结合起来

科学领域:

• 环境科学
• 纳米技术
• 环境化学

背景情况:

• 工程纳米材料 (ENM) 的准确环境风险评估需要对其命运和运输进行高分辨率预测.
• 将材料流分析 (MFA) 与命运和运输模型联系起来对于了解ENM暴露至关重要.
• 必须将现实的环境条件,包括潮和溶解率,纳入准确的建模.

研究的目的:

• 开发和介绍一种新型模型,将特定形式的概率材料流分析 (PMFA) 与空间时间解决的河流命运和运输模型结合起来.
• 研究沿海河流系统中ZnO纳米颗粒的环境命运,考虑潮和溶解.
• 评估山水河生态系统对ZnO纳米颗粒及其转化产品的暴露.

主要方法:

• 开发了一种新型模型,将特定形式的概率材料流量分析 (PMFA) 释放模型与高分辨率命运和运输河流模型集成在一起.
• 将经过实验得出的溶解速率和潮的影响纳入模型.
• 进行敏感性分析以确定溶解和异构聚合率对ENM命运的影响.

主要成果:

• 纯纳米颗粒占地面水中的排放总量的89%,主要是由于有限的废水处理.
• 溶解是延雪河中ZnO纳米颗粒的主要命运过程;异构聚合不那么重要.
• 自由Zn离子是主要的ZnO纳米粒子衍生物种,平均度积累到7μg/L. 潮极大地影响了Zn物种的分布,高潮使度增加了三倍.

结论:

• 对于精确的生态风险评估,需要具有现实性和特定形式的ENM释放数据,以及高分辨率的时空命运和运输模型.
• 溶解是ZnO纳米颗粒的关键过程,其速率显著影响命运路径.
• 潮效应在沿海河流系统中对物种的积累和运输起着重要作用.