近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所質(zhì)量與安全課題組在框架材料光催化治理農(nóng)業(yè)微塑料新型污染物取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“Addressing agricultural （micro）plastics pollution: the promises and perspectives of framework-based photocatalysis”發(fā)表于《Chinese Journal of Structural Chemistry》（IF: 10.3，Q1）。
微塑料作為一種新型農(nóng)業(yè)污染物，已引發(fā)全球廣泛關(guān)注。農(nóng)用地膜、灌溉水和土壤富集、以及塑料包裝等使用，導(dǎo)致這些粒徑小于5mm的微塑料顆粒被農(nóng)作物吸收并累積，進(jìn)而影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與營養(yǎng)品質(zhì)，最終通過食物鏈進(jìn)入人體，對人類健康構(gòu)成潛在威脅。蔬菜作為健康飲食的重要組成部分，約占人體每日所需營養(yǎng)的41%，堪稱人類日常營養(yǎng)的基石。隨著蔬菜農(nóng)產(chǎn)品中微塑料污染問題的日益突出，發(fā)展高效、綠色的農(nóng)業(yè)微塑料污染治理技術(shù)，已成為保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的迫切需求。
針對上述問題，該文章提出采用光催化技術(shù)作為綠色治理的新方向。與傳統(tǒng)焚燒、填埋等高能耗、易產(chǎn)生二次污染的方式不同，也與吸附、膜分離等技術(shù)在處理效率與成本方面的局限形成對比，光催化技術(shù)憑借其清潔、低耗的特性，尤其適合在農(nóng)業(yè)環(huán)境中推廣使用。該技術(shù)核心在于設(shè)計高性能催化劑利用太陽能驅(qū)動催化反應(yīng)，將微塑料從穩(wěn)定的高分子聚合物逐步降解，直至徹底分解。在各類催化劑材料中，金屬有機(jī)框架（MOFs）、共價有機(jī)框架（COFs）及其衍生材料（如ZIFs）展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，因其可調(diào)控的孔隙結(jié)構(gòu)、高比表面積和優(yōu)異的光響應(yīng)特性，成為新型光催化劑的研發(fā)熱點。通過精準(zhǔn)設(shè)計活性位點、構(gòu)建異質(zhì)結(jié)以提升電荷分離效率，不僅可實現(xiàn)微塑料的徹底礦化，還能選擇性地將其“升級再造”為甲酸、苯甲酸等化學(xué)品，契合綠色循環(huán)理念。此外，文章梳理了框架材料光催化技術(shù)從實驗室走向?qū)嶋H應(yīng)用仍面臨的挑戰(zhàn)，包括催化劑的長期穩(wěn)定性、規(guī)?；磻?yīng)器設(shè)計以及太陽光的高效利用等問題。未來，通過材料科學(xué)、環(huán)境工程與農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)等多學(xué)科交叉創(chuàng)新，這項技術(shù)有望成為構(gòu)建清潔農(nóng)田、保障蔬菜農(nóng)產(chǎn)品安全的有力工具，為推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展提供新思路。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所為論文第一完成單位，碩士研究生李書宇為論文第一作者，秦琳助理研究員、徐東輝研究員、姚燎原教授（北京理工大學(xué)）、牛義副教授（西南大學(xué)）為共同通訊作者。該研究依托于蔬菜生物育種全國重點實驗室、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部蔬菜質(zhì)量安全控制重點實驗室開展，獲得了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程、國家重點研發(fā)計劃、國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)專項基金項目、國家鹽堿地綜合利用技術(shù)創(chuàng)新中心項目等項目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cjsc.2025.100752
