人类对20世纪最伟大发明之一-塑料的大量使用，导致了微塑料这种颗粒极小、极难降解且在环境中大量扩散的新型污染物。研究表明，随着人类活动和自然运输的影响，这些极难降解的微塑料最终会汇集于深海的海沟及极地海冰中。由于低温对化学反应的抑制作用，因此极地海冰通常被认为是微塑料汇集的 “死胡同”。
近日，中南大学柴立元院士团队的林璋教授研究小组，以典型的微塑料聚苯乙烯（PS）为对象，发现了微塑料在冰中的反常加速降解现象。与常规认知的低温抑制化学反应过程相反，该工作发现冰中的微塑料在短时间内（36 h）即可发生明显的氧化降解。对比以往报道中的自然降解过程，微塑料在冷冻条件下48天即可达到自然水体中30-70年的降解效率。在体系中进一步充入氧气的情况下，微塑料的冷冻降解效率甚至优于大部分人工的高级氧化处理法。
机理研究表明，冷冻引发的微塑料在晶间过冷水中的浓缩及挤压效应是微塑料加速降解的关键。首先，冰晶形成过程中的排杂效应使得微塑料PS被浓缩到微米级的晶间过冷水中。其次，冰晶界的限域空间导致PS被聚集挤压，从而引起PS自激发敏化形成高活性的三线态3PS*。3PS*进一步活化被浓缩在晶间水中的分子氧，产生高活性的单线态氧自由基（1O2），最终通过自由基氧化反应引发PS的加速降解。
该工作阐明了一种从未被发现过的微塑料污染物的环境降解新机制，启发了一种利用冷冻降解处理微塑料污染物的新途径，揭示了地球如何利用冰封大地的“化学反应静默期”继续从事污染物自净化工程的神奇奥秘。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202206947
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