Cotransport and deposition of biochar with different sized-plastic particles in saturated porous media.

Cotransport et dépôt de biochar avec des particules de plastique de différentes tailles en milieu poreux saturé.

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2020
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Abstract
Plastic particles recently are reported to be ubiquitous in natural environments, while biochar is widely employed as an amendment into natural environments e.g. soil for pollution remediation. It is highly likely their transport behaviors in porous media would be altered due to interaction with each other. In this study, the cotransport and deposition behaviors of biochar and plastic particles (0.02 μm nanoplastics (NPs), 0.2 μm and 2 μm micrometer-plastics (MPs)) in quartz sand were investigated at both low (5 mM) and high ionic strength (25 mM) in NaCl solutions at pH 6. The results demonstrated that smaller sized plastic particles (0.02 μm NPs and 0.2 μm MPs) increased biochar transport under both 5 and 25 mM NaCl solutions, while large plastic particles (2 μm MPs) increased biochar transport in 5 mM NaCl solutions yet decreased biochar transport in 25 mM NaCl solutions. For all sized plastic particles, biochar significantly decreased their transport at both low (5 mM) and high (25 mM) ionic strengths in NaCl solutions. The change of zeta potentials of biochar due to heteroaggregation with plastic particles, and the steric repulsion induced by the suspended plastic particles contributed to the enhanced biochar transport with the copresence of smaller sized plastic particles (0.02 μm NPs and 0.2 μm MPs). While, the cotransport of biochar with 2 μm MPs due to their heteroaggregation contributed to the varied transport behaviors of biochar observed at low and high ionic strength with the copresence of 2 μm MPs. The formation of plastic particles-biochar heteroaggregates drove to the decreased transport of all three different sized plastic particles with the copresence of biochar. Considering the coexistence of biochar and plastic particles in natural environment, they would interact with each other (form heteroaggregates) and thus lead to the change of transport behaviors in porous media.
Il a été récemment rapporté que les particules de plastique sont omniprésentes dans les milieux naturels, tandis que le biochar est largement utilisé comme amendement dans ces mêmes environnements (par exemple, les sols) à des fins de remédiation de la pollution. Il est fort probable que leurs comportements de transport dans les milieux poreux soient modifiés en raison de leurs interactions mutuelles. Dans cette étude, les comportements de co-transport et de dépôt du biochar et de particules de plastique (nanoplastiques de 0,02 µm (NP), microplastiques de 0,2 µm et de 2 µm (MP)) dans du sable de quartz ont été étudiés à faible (5 mM) et à forte (25 mM) force ionique dans des solutions de NaCl à pH 6. Les résultats ont démontré que les particules de plastique de plus petite taille (NP de 0,02 µm et MP de 0,2 µm) augmentaient le transport du biochar sous des solutions de NaCl à 5 comme à 25 mM, tandis que les particules de plastique de grande taille (MP de 2 µm) augmentaient le transport du biochar dans les solutions de NaCl à 5 mM, mais le diminuaient dans celles à 25 mM. Pour toutes les tailles de particules de plastique, le biochar a réduit de manière significative leur transport, tant à faible (5 mM) qu'à forte (25 mM) force ionique dans les solutions de NaCl. La modification du potentiel zêta du biochar due à l'hétéroagrégation avec les particules de plastique, ainsi que la répulsion stérique induite par les particules de plastique en suspension, ont contribué à l'augmentation du transport du biochar en présence conjointe de particules de plastique de plus petite taille (NP de 0,02 µm et MP de 0,2 µm). En revanche, le co-transport du biochar avec les MP de 2 µm résultant de leur hétéroagrégation a contribué aux variations du comportement de transport du biochar observées à faible et à forte force ionique en présence conjointe de MP de 2 µm. La formation d'hétéroagrégats particules de plastique-biochar a conduit à la diminution du transport des trois différentes tailles de particules de plastique en présence conjointe de biochar. Compte tenu de la coexistence du biochar et des particules de plastique dans l'environnement naturel, ces entités interagiraient entre elles (par la formation d'hétéroagrégats), induisant ainsi une modification de leurs comportements de transport dans les milieux poreux.
Reference Key
tong2020cotransportthe Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors Tong, Meiping;Li, Tengfei;Li, Meng;He, Lei;Ma, Zhiyao;
Journal The Science of the total environment
Year 2020
DOI
S0048-9697(19)36383-1
URL
Keywords
biochar interaction porous media cotransport plastic particles

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