Page 27 - 《精细化工》2023年第6期
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第 6 期 钟宛真,等: 水中微塑料光催化处理的进展 ·1177·
片和颗粒,可分为初级微塑料和次级微塑料 [4-5] 。初 和生物的作用下转化为更小的塑料颗粒,最终汇入海
[7]
级微塑料多为化妆品和洗漱用品中的塑料微珠,次 洋,密度较大的塑料颗粒会沉积在底泥中 。部分微
级微塑料则是轮胎、渔网、塑料袋等塑料垃圾经过 塑料在雨水、重力和土壤微生物的共同作用下迁移至
[8]
机械磨损、光降解、生物降解等一系列过程产生的 深层土壤,严重时会污染地下水(图 1) 。微塑料在
细小碎片。农业、工业以及日常生活均可造成微塑 全球海洋、河流、湖泊、沉积物中均有分布,甚至在
料的污染,水环境中共检出 46 种聚合物,其中检出频 最干净的南极洲采集的19个样品中共有109个微塑料
[9]
率最高类型为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙 颗粒 。从世界范围来看,中国水体是微塑料污染最
烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、尼龙(NY)、 为严重的区域,而中国的污染又集中在东部和东南地
[6]
聚酯纤维(PES) 。生活生产过程中产生的微塑料通 区,主要与水产养殖和地表径流有关;其中,PP 和
[6]
过大气沉降、风力和地表径流等作用进入水体,在光 PE 分布最广泛,含量高达 80% 。
[8]
图 1 微塑料在环境中的迁移
Fig. 1 Migration of microplastics in the environment [8]
微塑料不易降解,通过多种途径进入生物体内 (1)生物技术主要依靠生物代谢和酶降解来处理
并稳定存在,因此,它们的持久性和剂量是导致生 微塑料,具有低能耗、低成本和环境友好等特点,
物健康风险的重要因素 [10] 。微生物接触、捕食微塑 但存在微生物驯化困难、降解速度慢、降解机制
料会引发机体毒性效应,影响存活率和生长繁殖能 复杂等问题 [16-18] ;(2)过滤、吸附、膜分离、磁性
力 [11-12] 。在动物的肉乳制品样本中大范围检出微塑 萃取等物理技术通过吸附和截留等方式将微塑料颗
料,其随着食物链在人体内累积。人类的血液、肺 粒从水中富集分离,该类技术无需能源,能够处理
部、血栓、胎盘以及母乳中均发现微塑料,说明生 混合微塑料且受环境影响小,不足的是仅将微塑料
物已经不可避免地完全暴露在微塑料环境中,并且 从水环境中移除,并未从根本上降解 [19-21] ;(3)化
已经出现遗传毒性 [13] 。微塑料表面的官能团还具有 学技术中混凝能快速高效去除水中微塑料,但过
吸附性能,易与其他污染物(多环芳烃、多氯联苯、 程中依赖药剂、产生大量污泥影响出水水质 [22-24] ;
金属离子等)结合,引发复合毒性 [11,14] 。此外,增 O 3 、过硫酸盐氧化、芬顿等高级氧化技术通过生
塑剂、阻燃剂、稳定剂和抗氧剂等常见的塑料添加 成自由基氧化分解微塑料,但是需要投加药剂并
剂在水中浸出也会对人类内分泌系统产生干扰以及 且易受环境影响 [25-28] ;(4)光催化氧化技术相比
毒性作用 [15] 。 于生物技术和物理技术能够实现目标污染物的高
微塑料主要是通过水介质在环境中迁移转化 效降解;和其他化学技术相比,不依靠化学药剂
及进入生物体内,因此,控制微塑料的产生以及 和能源,操作简单,且固体催化剂可以回收循环
研究其在水环境中的去除迫在眉睫。在过去的十 使用,被认为是一种环保、低成本的污染物处理
年中,多种技术被应用于处理水中微塑料污染, 技术 [29] 。
均取得一定的效果,但不同技术存在一定的不足: 为解决形势严峻的微塑料污染问题,本文综