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【科普】微塑料——被忽视的白色污染

2018-01-11 09:55:27来源:净水技术浏览: 评论:0

  当前全球每年约生产3亿吨塑料。其中只有20%的废弃塑料被循环利用或者焚烧处理,大部分被填埋或丢弃进海里,造成无处不在的塑料垃圾污染。而现在,这种“白色污染”正以另一种形式威胁环境和生态的安全——微塑料。

  最近,国外一家媒体机构Orb Media发布了一项关于全球美国、厄瓜多尔、黎巴嫩、乌干达、印度、印度尼西亚以及欧洲的若干国家自来水中微塑料污染情况的研究报告,指出在所有采集的水样中,有83%存在微塑料污染。其中美国的微塑料检出率最高,为94%,水样采集点包括国会大厦、美国EPA总部、纽约川普大楼等。黎巴嫩和印度的检出率紧随其后。英国、德国和法国等欧洲国家检出水平较低,但也有72%。纤维的检出量为1.9(欧洲)~4.8(美国)粒/500 mL水样。研究表明了微塑料污染在全球水环境中的普遍性,而以往的研究重心主要集中在海洋微塑料污染。

微塑料——被忽视的白色污染

Guardian graphic | Source: Orb Media

微塑料——被忽视的白色污染

川普大楼饮用水中检出的微塑料纤维

  另外,据英国卫报(The Guardian)报道,发现24个德国品牌的啤酒中均存在不同水平的纤维、碎片、颗粒等微塑料;产自德国、法国、西班牙等地的蜂蜜中存在纤维、塑料碎片等微塑料;美国部分市售的瓶装水样品中同样存在微塑料。

  定义

  微塑料通常为直径小于5 mm、由高分子聚合物构成的颗粒或者纤维。目前大部分研究的对象是直径大于300 μm的颗粒,直径为1~5 mm的被归为大颗粒,直径小于1 mm的被归为小颗粒。微塑料粒径的下限暂未明确,目前定义为样品过滤所用滤筛或滤网的孔眼大小,或者光谱或光学分析鉴定的检测下限。

微塑料——被忽视的白色污染

图片来源于网络

  来源

  01 洗衣水中的合成纤维
 

微塑料——被忽视的白色污染

  合成纤维如亚克力、聚酯等制成的衣物,每洗一次会释放数千计的纤维微粒。洗涤合成纤维制成的衣服可产生约1900粒/件的微塑料纤维,或产生大于100粒/L(ppL)的微塑料废水。据估计,每年约有一百万吨的合成纤维颗粒会排入污水中,而其中超过一半会避开污水处理系统而直接排入环境中。

  02 轮胎尘埃
 

微塑料——被忽视的白色污染

  车辆每行驶100公里,丁苯橡胶轮胎就会因磨损释放出超过20 g的塑料飞尘。在挪威,平均每年每人会产生1 kg的道路尘埃。这些飞尘会通过降水等形式进入污水处理系统,排入环境水体中。

  03 油漆粉刷

 

微塑料——被忽视的白色污染

 

  据估计,涂刷道路标线、喷涂船舶、粉刷房屋等产生的微塑料占海洋微塑料污染的10%。

  04 二次微塑料
 

微塑料——被忽视的白色污染

  全球每年至少有8百万吨的塑料垃圾被丢弃进海洋、河流、湖泊等水体中。它们在自然环境条件下破碎成细小的微塑料颗粒,最终进入食物链。

  05 大气中的微塑料
 

微塑料——被忽视的白色污染

  关于微塑料如何进入大气环境,以及大气中的微塑料如何对陆地和水体中的微塑料污染产生影响,目前仍在研究当中。大气中积累的微塑料可沉降至地表水体中,造成饮用水的微塑料污染;雨水也会把空气中的微塑料污染带入地表水体中。

  06 化妆品和个人护理用品
 

微塑料——被忽视的白色污染

  需轻柔摩擦使用的化妆品和个人护理品是微塑料的一个重要污染来源,如肥皂、手和脸部清洁剂、牙膏、沐浴露、除臭剂、洗发精等。这些产品中的微粒通常小于300 μm。荷兰、美国、德国等国家已制定政策减少化妆品中塑料成分的使用。

  污水厂中的微塑料

  进入欧洲污水处理厂的废水含有15~200 ppL的微塑料,污水厂工艺可去除其中的90%~99.9%;对颗粒直径为20~300 μm的微塑料去除效率较低,对大粒径微塑料去除效率较高。澳大利亚污水厂进水中检出了1 ppL的微塑料,大部分为聚酯、亚克力或尼龙,说明主要来源为纺织品。微塑料在污水处理厂中不能被完全去除,对于粒径为20~300 μm的微塑料,约有97粒/人/h的量会排入受纳水体中。

  在传统处理工艺中,微塑料通常会在沉降过程中被截留。采用除油器或者气浮工艺可以提高微塑料的去除效率。瑞典一座小型污水处理厂采用机械、化学和生物方法,可去除99.9%的微塑料颗粒(粒径大于300 μm)。研究初步结果显示,大部分微塑料可在污泥中检出,其中纤维的检出频次较高;砂滤对于微塑料的截留效果有限;膜滤可截留85%~95%的微塑料。

  地表水中的微塑料

  一些研究采用不同的取样方法和筛孔大小,检测了欧洲和美国的河流湖泊中微塑料的存在情况。当采用更小孔径的滤筛或滤网进行采样时,微塑料污染物的数量显着提高。研究结果如下表所示。

微塑料——被忽视的白色污染

  以地表水为直接或间接原水的供水系统,有可能会受到潜在的微塑料颗粒污染的影响。大颗粒的微塑料会在膜过滤、滤料过滤、河床渗滤、人工回灌以及地下渗滤的过程中被截留。而小颗粒的微塑料在供水系统中的存在情况以及其在水处理中的去除情况仍然缺乏相关研究支持。微塑料颗粒与天然无机颗粒、有机残骸以及细菌等的表面特性和所带电荷不同,这使得整个体系的颗粒去除研究更加复杂化;同时,根据海洋微塑料污染的研究,微生物可在微塑料颗粒上快速增殖,这也使得饮用水中微塑料污染物的研究具有重要的现实意义。

  展望

  目前,亟待展开对粒径小于300 μm的微塑料的研究。对于分析饮用水源、污水、污泥/沉积物以及生物基质中的微塑料污染物的存在情况,需要建立相关的样品采集、定量定性分析的标准方法。同时,污水和饮用水处理中微塑料的去除情况和机理,以及其对人类的潜在暴露情况,应展开更加深入具体的研究。在此基础上,建立微塑料污染的毒性评估机制和监测方法,改进污水厂和自来水厂的工艺,提升对微塑料污染的控制效果,才能从根本上保障人类的用水安全。

  TIPS

   少使用塑料袋,购物时尽量使用环保袋。塑料袋的平均工作时间只有12分钟,但被丢弃后至少需要500年的时间才能降解,甚至会被海洋生物误食;

   少使用塑料吸管。塑料吸管是最常见的海洋塑料垃圾之一,通常需要数百年才能将其彻底分解;

   减少合成纤维衣物的洗涤频次,洗涤时采用温和的洗衣模式,减少衣料的磨损。晾干后尽快收回,减少空气中微纤维的释放

   选购采用竹纤维、亚麻纤维等可降解材料作为刷毛的牙刷;

   小心处理刷漆工具。乳胶和亚克力喷漆是添加了色素的液态塑料。清洗粉刷工具时,会将大量的微塑料颗粒带入污水处理系统。专家建议,可在玻璃容器中装入温水并加入中性肥皂,用来清洗使用过的粉刷工具,并将清洗废水收集交由专门机构处理。有条件的话,不妨尝试一下“牛奶粉刷”:在脱脂牛奶中加入柠檬汁,撇去结块后加入天然色素,便是旧时人们用来粉刷家具的一种涂料;

   自备水瓶或水杯。一个1升的塑料瓶破碎成细小的颗粒,在海滩上铺陈开来可延伸1.5 km;

   出行选择拼车或者公共交通,减少轮胎尘埃的产生。

  参考资料

  [1] https://orbmedia.org/stories/Invisibles_plastics

  [2] https://www.theguardian.com/environment/2017/sep/06/plastic-fibres-found-tap-water-around-world-study-reveals

  [3] Science brief: microplastics in fresh water resources.

 

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