當防曬霜逐漸失效時...

夏季紫外線指數頻頻"爆表"，不僅威脅人體皮膚，更在悄悄改變水中納米材料的"性格"。北京師范大學團隊研究發(fā)現：石墨烯氧化物（GO）——這種廣泛應用于電池和凈水材料的明星納米顆粒，在2小時紫外照射后會"黑化"蛻變?yōu)槭杷愿鼜姷倪€原態(tài)石墨烯（rGO）。如同防曬霜失效后皮膚變得粗糙，rGO在水中黏連成團，聚集率飆升79%，大幅增加水體沉積物污染風險。更令人意外的是，來自高原氣候帶的富里酸（FA）竟會加速這一過程，成為納米污染的"隱形推手"。

納米顆粒的"性格逆轉"之謎

石墨烯氧化物本是"親水紳士"，其表面豐富的含氧基團（如羥基、羧基）如同無數小吸盤，能牢牢抓住水分子保持分散。但紫外光如同"分子手術刀"，實驗顯示：

  • 含氧基團脫落：紫外照射后C=O基團減少53%，碳氧比從0.51降至0.42；
  • 結構塌陷：透射電鏡顯示GO表面出現納米孔洞，從"蓬松海綿"變成"致密鐵塊"；
  • 疏水覺醒：X射線衍射證實層間距從0.77nm縮至0.50nm，導致疏水性激增。

這種轉變使rGO在200mmol/L高鹽環(huán)境中（相當于海水鹽度）仍瘋狂聚集，顛覆了傳統認知中"溶解性有機物（DOM）可抑制聚集"的理論。

氣候帶的"拆散能力"差異

研究團隊提取我國四大氣候帶河流沉積物中的腐殖物質，發(fā)現關鍵規(guī)律：
? 高原富里酸"幫倒忙"：青藏高原瑪多河富里酸（Makou FA）使GO聚集率高達92%，因其分子量小（E4/E6=13.0）、芳香性低，如同"劣質分散劑"無法阻隔顆粒碰撞；
? 平原腐殖酸"穩(wěn)大局"：長江下游馬鞍山腐殖酸（Maqin HA）使聚集率僅13%，大分子量（E4/E6=5.0）形成"立體護盾"抵抗聚集；
? 尺寸效應驚人：200nm小顆粒GO聚集速度比500nm顆粒快2.3倍，如同小磁球更易抱團。

實驗首次揭示：高原氣候DOM因低溫少雨導致分子結構簡單，反而加速納米污染。

環(huán)境風險的"三重警報"

當前研究存在明顯局限：
?? 離子缺失：未考慮鈣/鎂離子（天然水體常見成分）可能加劇聚集；
?? 動態(tài)空白：野外光照強度波動影響未模擬；
?? 食物鏈傳導：聚集后GO對水生生物的毒性變化未知。

團隊指出治理路徑：

  1. 材料改性：GO表面接枝紫外穩(wěn)定基團
  2. 區(qū)域預警：高原水域優(yōu)先部署納米傳感器
  3. 廢棄物管控：電子垃圾中GO釋放標準

納米時代的"隱形危機"

隨著全球石墨烯市場規(guī)模突破80億美元（Grand View Research數據），該研究敲響警鐘：
?? 技術雙刃劍：新能源電池材料可能成為水體"沉淀炸彈"；
?? 氣候關聯性：紫外線增強地區(qū)（如青藏高原）面臨更高污染風險；
?? 監(jiān)管真空：現行水質標準未納入納米材料聚集指標。

值得深思的是，高原河流作為重要水源地，其特殊DOM成分可能無意間放大環(huán)境風險——科技創(chuàng)新亟需與生態(tài)保護實現"和解"。

來源: FESE Message