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微塑料的危害不仅仅其本身

更新时间:2022-08-15 10:05:42

微塑料,是粒径小于5毫米的塑料颗粒的统称,包括了不同形状、大小和聚合物类型。随着人类工业生产,大多流入海洋,被称为“海洋的PM2.5”。可通过呼吸或饮食等进入人体内,对人类健康的所造成的后果仍不明了。但微塑料无法被人体分解,也可能成为其它污染物进入人体的载体。


  据统计,每年大约有1000万吨塑料垃圾进入海洋;近海、大洋、极地和深渊中都已发现微塑料,这些塑料垃圾不仅威胁航行安全,破坏了海洋生态环境,甚至对海洋生物和海洋生态系统产生威胁,鱼、虾、蟹、贝、藻类等海产品体内都含有微塑料。微塑料除了会释放塑化剂、阻燃剂等有毒有害物质外, 同时微塑料会吸附如重金属、持久性有机污染物:多氯联苯等其他污染物,破坏性进一步增强。

      近日,厦门大学谭巧国教授发表题为《Field to laboratory comparison of metal accumulation on aged microplastics in coastal waters》论文,探讨沿海水域老化微塑料上金属积累。



  为了评价老化和原始微塑料的吸附能力,在实验室进行了两种吸附实验。在第一种类型的实验中,原始和老化的微塑料浸在同一批溶液中加入不同金属同位素(114镉:1.7μg L−1,65铜:4.4μg L−1,62镍:5.4μg L−1206Pb:0.5μg L−1和68锌:13μg L−1;同位素纯度:114Cd99.07%,65铜99.5%,62镍98.02%,206Pb99.51%,68锌99.26%。第二种吸附实验旨在测量在不同金属浓度下微塑料的吸附能力。用的以下五种金属(镍、铜、锌、铅、镉)(盐水标准铜连续浓度为3.1μg L−1,低于Cd7.9μg L−1、Ni8.2μg L−1、Pb8.1μg L−1和Zn81μg L−1)。

  实验结果表明微塑料在现场老化时积累金属。老化微塑料上Fe、Mn、Zn、Cu、Ni、Pb、Cd的中位浓度分别为950、94、19、2.8、1.7、1.6和0.005μg g−1。与原始微塑料相比,老化微塑料上的Fe、锰、铜、铜、Pb和Cd浓度显著升高,而大多数微塑料中的Ni和锌浓度略有升高或不受影响。


图1 原始和老化微塑料上的金属浓度

 

      数据表明不同老化环境下的微塑料上的金属成分有所不同(图2a)。内湾站点的数据点在两台pc上的数据值都较低,这表明在内湾站点老化的微塑料积累的金属相对较少。

  PC1相比PC3在双图中的金属富集的影响更加明显(图2b)由不同聚合物制成的微塑料在PC3上分离得更清晰,其中PS和聚氯乙烯微塑料的阳性值最高,而PET微塑料的阴性值最高。Fe、Mn、Pb和Cu与PET、尼龙和LDPE相关,Cd、Ni、Zn与PS、聚氯乙烯相关。

      总的来说,主成分分析显示了老化的微塑料上金属的复杂组成。微塑料和金属之间缺乏简单而统一的相关性,这表明老化过程中的金属积累受到多种因素和过程的影响,因此取决于位点和微塑料的特性。


图2 主成分分析显示,与老化微塑料结合的金属组成复杂

  金属稳定同位素的使用将实验室实验中新吸附的金属与现场实验中积累的金属区分开来。新吸附的68Zn、65Cu、62Ni、206Pb和114Cd的中位浓度分别为1.1、1.4、0.07、0.56和0.01μg g−1。老化大大增加了金属在微塑料上的吸附能力:与吸附在原始微塑料上的低浓度金属同位素相比,在老化微塑料上的吸附至少高出一个数量级。


图3 在受控制的实验室吸附实验中,新吸附在老化和原始微塑料上的金属同位素


  在本研究中,我们比较评估了在现场和在受控的实验室环境中,老化对微塑料上的金属积累的影响。与原始微塑料相比,老化过程大大提高了老化微塑料的金属积累和吸附能力。在老化期间,微塑料上积累的金属受到特定地点的污染水平和聚合物类型和颗粒形貌的影响。相比之下,无论老化位置和聚合物类型如何,老化微塑料在受控实验室条件下的吸附行为是均匀的,似乎是由铁和锰矿物涂层介导的。与Fe和锰氧化物/氢氧化物共沉淀以及随后在Fe/锰涂层上的吸附推断是金属在微塑料上积累的两种主要机制。在该领域,这两种机制都很重要;在实验室评估中,所检测的主要是后期(吸附)机制。现场和受控实验室条件下金属积累模式的差异揭示了老化的复杂性。

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