阿德萊德大學(xué)王少彬教授、南昆士蘭大學(xué)王浩教授團(tuán)隊(duì)《Prog. Mater. Sci.》綜述：環(huán)境中的微塑料問題和戰(zhàn)略解決方案

2022-10-25 來源：高分子科技

塑料是我們的日常生活中最常用的材料，尤其是在包裝、建筑和汽車行業(yè)。自 1950 年代以來，塑料的總產(chǎn)量超過 83 億公噸，其中大約 80% 已成為環(huán)境中的廢棄物。由于大多數(shù)塑料在環(huán)境中不可降解，塑料污染已成為全球環(huán)境的長(zhǎng)期問題和挑戰(zhàn)。其中，尺寸小于5 mm的微塑料作為一種新型污染物已經(jīng)在整個(gè)生物圈無處不在。海洋、淡水、大氣、陸地環(huán)境和生物體中均發(fā)現(xiàn)了微塑料，而在食物鏈富集作用下，微塑料會(huì)對(duì)人類健康和環(huán)境產(chǎn)生不可估量的危害。

阿德萊德大學(xué)王少彬教授和南昆士蘭大學(xué)王浩教授團(tuán)隊(duì)基于微塑料的前世、今生和未來，近期在Progress in Materials Science 上發(fā)表了題為“Microplastic materials in the environment: problem and strategical solutions”的綜述文章，對(duì)世界關(guān)注的微塑料相關(guān)的環(huán)境問題和解決方案提出來一系列獨(dú)特見解。

這篇綜述文章系統(tǒng)系統(tǒng)總結(jié)了微塑料在水 (污水處理廠、地表淡水、地下水、飲用水、海洋)、大氣、土壤中的來源、分布、傳輸及演變，微塑料對(duì)不同環(huán)境體系和人類健康的潛在危害。

圖1. 污水處理廠處理污水的基本技術(shù)以及不同階段對(duì)微塑料的去除效率。

圖2. 地表淡水中微塑料的來源以及影響其傳輸與演變的因素。

圖3. 飲用水中的微塑料來源。

圖4. 海洋中微塑料的來源以及影響其傳輸與演變的因素。

圖5. 空氣中微塑料的來源以及影響其傳輸與演變的因素

圖6. 土壤中微塑料的來源以及影響其傳輸與演變的因素。

圖7. 微塑料在水、空氣、土壤系統(tǒng)中的相互傳播以及在食物鏈中的廣泛存在。

然后，該文章提出了一系列的綜合戰(zhàn)略來應(yīng)對(duì)微塑料污染，包括清理活動(dòng)、有效的源頭控制、改進(jìn)塑料廢棄物管理體系、開發(fā)可生物降解 (生物) 塑料以及發(fā)展高效的 (微) 塑料降解或轉(zhuǎn)換技術(shù)，如圖 9 所示。根據(jù)圖2到圖7的信息，圖10羅列了一些從源頭控制微塑料污染的有效措施。這些信息對(duì)下一步制定政策來應(yīng)對(duì)微塑料污染提供了重要的參考依據(jù)。

圖9. 控制 (微) 塑料污染的綜合策略和解決方案。

圖10. 從源頭控制水、空氣和土壤系統(tǒng)中微塑料污染。

同時(shí)，開發(fā)用于 (微) 塑料有效降解或轉(zhuǎn)化的先進(jìn)技術(shù)具有至關(guān)重要的意義，因?yàn)樗鼈儾粌H有助于修復(fù)受污染的水或土壤，而且在廢水管理和塑料廢棄物管理系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。文章還概述了一些現(xiàn)有的典型技術(shù)來介紹 (微) 塑料降解和轉(zhuǎn)化，并總結(jié)了影響性能的相關(guān)機(jī)制和因素。如圖11-21所示，本文涵蓋了生物降解、高級(jí)氧化降解技術(shù) (光芬頓反應(yīng)、熱芬頓反應(yīng)、過硫酸鹽體系、類電芬頓過程和光催化降解)，以及(微)塑料轉(zhuǎn)化方法，包括生物回收、光催化轉(zhuǎn)化、熱解、加氫裂化、氫解、烷烴復(fù)分解、微波法、焦耳熱法、電催化轉(zhuǎn)化、脫氯化氫法和化學(xué)解聚 (糖酵解、水解、甲醇分解和氨解)。