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【科普】微塑料——被忽視的白色污染

   日期:2018-01-11     來源:凈水技術    瀏覽:46    

  當前全球每年約生產3億噸塑料。其中只有20%的廢棄塑料被循環利用或者焚燒處理,大部分被填埋或丟棄進海里,造成無處不在的塑料垃圾污染。而現在,這種“白色污染”正以另一種形式威脅環境和生態的安全——微塑料。

  最近,國外一家媒體機構Orb Media發布了一項關于全球美國、厄瓜多爾、黎巴嫩、烏干達、印度、印度尼西亞以及歐洲的若干國家自來水中微塑料污染情況的研究報告,指出在所有采集的水樣中,有83%存在微塑料污染。其中美國的微塑料檢出率最高,為94%,水樣采集點包括國會大廈、美國EPA總部、紐約川普大樓等。黎巴嫩和印度的檢出率緊隨其后。英國、德國和法國等歐洲國家檢出水平較低,但也有72%。纖維的檢出量為1.9(歐洲)~4.8(美國)粒/500 mL水樣。研究表明了微塑料污染在全球水環境中的普遍性,而以往的研究重心主要集中在海洋微塑料污染。

微塑料——被忽視的白色污染

Guardian graphic | Source: Orb Media

微塑料——被忽視的白色污染

川普大樓飲用水中檢出的微塑料纖維

  另外,據英國衛報(The Guardian)報道,發現24個德國品牌的啤酒中均存在不同水平的纖維、碎片、顆粒等微塑料;產自德國、法國、西班牙等地的蜂蜜中存在纖維、塑料碎片等微塑料;美國部分市售的瓶裝水樣品中同樣存在微塑料。

  定義

  微塑料通常為直徑小于5 mm、由高分子聚合物構成的顆粒或者纖維。目前大部分研究的對象是直徑大于300 μm的顆粒,直徑為1~5 mm的被歸為大顆粒,直徑小于1 mm的被歸為小顆粒。微塑料粒徑的下限暫未明確,目前定義為樣品過濾所用濾篩或濾網的孔眼大小,或者光譜或光學分析鑒定的檢測下限。

微塑料——被忽視的白色污染

圖片來源于網絡

  來源

  01 洗衣水中的合成纖維
 

微塑料——被忽視的白色污染

  合成纖維如亞克力、聚酯等制成的衣物,每洗一次會釋放數千計的纖維微粒。洗滌合成纖維制成的衣服可產生約1900粒/件的微塑料纖維,或產生大于100粒/L(ppL)的微塑料廢水。據估計,每年約有一百萬噸的合成纖維顆粒會排入污水中,而其中超過一半會避開污水處理系統而直接排入環境中。

  02 輪胎塵埃
 

微塑料——被忽視的白色污染

  車輛每行駛100公里,丁苯橡膠輪胎就會因磨損釋放出超過20 g的塑料飛塵。在挪威,平均每年每人會產生1 kg的道路塵埃。這些飛塵會通過降水等形式進入污水處理系統,排入環境水體中。

  03 油漆粉刷

 

微塑料——被忽視的白色污染

 

  據估計,涂刷道路標線、噴涂船舶、粉刷房屋等產生的微塑料占海洋微塑料污染的10%。

  04 二次微塑料
 

微塑料——被忽視的白色污染

  全球每年至少有8百萬噸的塑料垃圾被丟棄進海洋、河流、湖泊等水體中。它們在自然環境條件下破碎成細小的微塑料顆粒,最終進入食物鏈。

  05 大氣中的微塑料
 

微塑料——被忽視的白色污染

  關于微塑料如何進入大氣環境,以及大氣中的微塑料如何對陸地和水體中的微塑料污染產生影響,目前仍在研究當中。大氣中積累的微塑料可沉降至地表水體中,造成飲用水的微塑料污染;雨水也會把空氣中的微塑料污染帶入地表水體中。

  06 化妝品和個人護理用品
 

微塑料——被忽視的白色污染

  需輕柔摩擦使用的化妝品和個人護理品是微塑料的一個重要污染來源,如肥皂、手和臉部清潔劑、牙膏、沐浴露、除臭劑、洗發精等。這些產品中的微粒通常小于300 μm。荷蘭、美國、德國等國家已制定政策減少化妝品中塑料成分的使用。

  污水廠中的微塑料

  進入歐洲污水處理廠的廢水含有15~200 ppL的微塑料,污水廠工藝可去除其中的90%~99.9%;對顆粒直徑為20~300 μm的微塑料去除效率較低,對大粒徑微塑料去除效率較高。澳大利亞污水廠進水中檢出了1 ppL的微塑料,大部分為聚酯、亞克力或尼龍,說明主要來源為紡織品。微塑料在污水處理廠中不能被完全去除,對于粒徑為20~300 μm的微塑料,約有97粒/人/h的量會排入受納水體中。

  在傳統處理工藝中,微塑料通常會在沉降過程中被截留。采用除油器或者氣浮工藝可以提高微塑料的去除效率。瑞典一座小型污水處理廠采用機械、化學和生物方法,可去除99.9%的微塑料顆粒(粒徑大于300 μm)。研究初步結果顯示,大部分微塑料可在污泥中檢出,其中纖維的檢出頻次較高;砂濾對于微塑料的截留效果有限;膜濾可截留85%~95%的微塑料。

  地表水中的微塑料

  一些研究采用不同的取樣方法和篩孔大小,檢測了歐洲和美國的河流湖泊中微塑料的存在情況。當采用更小孔徑的濾篩或濾網進行采樣時,微塑料污染物的數量顯著提高。研究結果如下表所示。

微塑料——被忽視的白色污染

  以地表水為直接或間接原水的供水系統,有可能會受到潛在的微塑料顆粒污染的影響。大顆粒的微塑料會在膜過濾、濾料過濾、河床滲濾、人工回灌以及地下滲濾的過程中被截留。而小顆粒的微塑料在供水系統中的存在情況以及其在水處理中的去除情況仍然缺乏相關研究支持。微塑料顆粒與天然無機顆粒、有機殘骸以及細菌等的表面特性和所帶電荷不同,這使得整個體系的顆粒去除研究更加復雜化;同時,根據海洋微塑料污染的研究,微生物可在微塑料顆粒上快速增殖,這也使得飲用水中微塑料污染物的研究具有重要的現實意義。

  展望

  目前,亟待展開對粒徑小于300 μm的微塑料的研究。對于分析飲用水源、污水、污泥/沉積物以及生物基質中的微塑料污染物的存在情況,需要建立相關的樣品采集、定量定性分析的標準方法。同時,污水和飲用水處理中微塑料的去除情況和機理,以及其對人類的潛在暴露情況,應展開更加深入具體的研究。在此基礎上,建立微塑料污染的毒性評估機制和監測方法,改進污水廠和自來水廠的工藝,提升對微塑料污染的控制效果,才能從根本上保障人類的用水安全。

  TIPS

   少使用塑料袋,購物時盡量使用環保袋。塑料袋的平均工作時間只有12分鐘,但被丟棄后至少需要500年的時間才能降解,甚至會被海洋生物誤食;

   少使用塑料吸管。塑料吸管是最常見的海洋塑料垃圾之一,通常需要數百年才能將其徹底分解;

   減少合成纖維衣物的洗滌頻次,洗滌時采用溫和的洗衣模式,減少衣料的磨損。晾干后盡快收回,減少空氣中微纖維的釋放

   選購采用竹纖維、亞麻纖維等可降解材料作為刷毛的牙刷;

   小心處理刷漆工具。乳膠和亞克力噴漆是添加了色素的液態塑料。清洗粉刷工具時,會將大量的微塑料顆粒帶入污水處理系統。專家建議,可在玻璃容器中裝入溫水并加入中性肥皂,用來清洗使用過的粉刷工具,并將清洗廢水收集交由專門機構處理。有條件的話,不妨嘗試一下“牛奶粉刷”:在脫脂牛奶中加入檸檬汁,撇去結塊后加入天然色素,便是舊時人們用來粉刷家具的一種涂料;

   自備水瓶或水杯。一個1升的塑料瓶破碎成細小的顆粒,在海灘上鋪陳開來可延伸1.5 km;

   出行選擇拼車或者公共交通,減少輪胎塵埃的產生。

  參考資料

  [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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