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随着MPS数量不断增加,所带来的环境和生态风险日益引起全球关注。近年,联合国环境规划署(UNEP)将世界环境日的主题确定为“塑战速决”,呼吁世界各国共同对抗一次性塑料污染问题。这种国际形势为减少或消除微MPS污染创作了有利的外部条件。
主要对策有三方面:一是通过法律手段限制MPS在工业生产(特别是生活用品)中的使用;二是通过教育,使全社会关注MPS的污染危害,自觉减少塑料和MPS的使用;三是在MPS污染严重的区域实施微生物修复技术加以消除。
通过生物降解消除海洋中MPS是一类环境友好且有应用前景的方法。某些微生物(细菌、真菌等)可将有机物作为碳源和能源并将其降解为二氧化碳和水。据报道,土壤中分离出的葡萄球菌、假单胞菌和芽孢杆菌能够降解PE,黑曲霉、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌能够降解PET,赤红球菌能够降解PS;聚氯乙烯能被恶臭假单胞菌降解;而波茨坦短芽孢杆菌、链霉菌、施氏假单胞菌和粪产碱杆菌则能产生降解塑料聚合物的胞外酶。需要注意的是,这些微生物大多属于淡水物种,其是否适应高盐海洋环境尚未可知,而且有关微生物对其降解目前只是处于室内研究阶段。为将生物修复技术成功应用于MPS污染海域,应注重从海洋环境中筛选分离高效降解菌,并对使用条件进行优化,确定其合理高效的海上修复方法。
通过“筛分-分选-移除有机质及其他土壤成分提取微塑料”去除土壤中MPS。筛分是利用筛子使土壤中小于筛孔的细粒物料透过筛面,而大于筛孔的粗粒物料留在筛面上,完成粗、细粒物料分离的过程。根据MPS不同粒径的定义,在分析样品时土壤筛选范围为<5mm和<1mm。筛分后,利用密度分离法可将土壤矿质相移除。聚钨酸钠溶液通常用于土壤不同组分的分离,它不仅可以分离游离态颗粒有机物(fPOM),还可以分选SOM中不同的土壤有机矿质复合体(Christensen,1996)。但此法尚未应用于MPS的分离。由于SOM中有机矿质复合体的分选与MPS留存于土壤团聚体中的程度有关,因此在使用密度分离法前,可以采用超声处理法先打碎团聚体,对于不同粒径的土壤团聚体,使用不同的超声能量,例如,在分散粒径>250μm的土壤团聚体时,通常使用的超声能量值为60J·mL-1(Kaiseretal,2014)。
由于密度介于1.0-1.4g·cm-3的有机质与部分塑料制品如PET密度相似,因此密度分离法不足以去除全部有机质。为了保证MPS辨识及量化的可靠性,需要采用酸、碱、氧化或酶处理,以去除残留有机质,或使用静电分离法去除有机碎屑(Hidalgoetal,2012)。Avioetal(2015)使用浓度为22.5mol·L-1的HNO3对样品进行预处理,Dehautetal(2016)对6种预处理方法进行了比较,分别为:浓度为10%KOH,0.063mol·L-1HCl,14.4mol·L-1HNO3,14.4mol·L-1HNO3和14.4mol·L-1HClO3按照体积比4꞉1混合,浓度为10mol·L-1NaOH,0.27mol·L-1K2S2O8和0.24mol·L-1NaOH混合液,研究结果表明,10%KOH,60℃消解24h效果最佳。Coleetal(2015)用不同浓度的酸、碱及酶对样品进行消解,比较了浓度分别为1、2mol·L-1及10mol·-1NaOH和浓度分别为1、2mol·L-1HCl以及蛋白酶K的消解效果,研究结果表明,蛋白酶K对有机质的去除率大于97%,且不分解MPS。Mintenigetal(2017)采用酶消解法对样品进行预处理,在加入十二烷基硫酸钠后,依次加入蛋白酶A-01(1800U·L-1溶于pH9PBS)、脂肪酶FE-01(2320U·L-1溶于pH10.5PBS)以及纤维素酶TXL(44U·L-1溶于pH5PBS)。Nuelleetal(2014)将样品分别放置于30%H2O2和35%H2O2溶液中处理7d,显示35%H2O2的预处理效果更好。
饮用水中MPS指在进入净水厂进行水处理中出现的微小颗粒,需根据物理化学特性,将其进行分类并判断化学组成和结构。根据MPS粒径小、难降解等性质确定出相关的处理方法,首先在传统给水处理工艺的基础上对MPS的去除展开研究,可有两种处理方法(王华成等,2005):(1)以采用光催化氧化类方法与生物法组合工艺;(2)以利用强化混凝与微滤或超滤组合工艺。其次需要检测给水厂进水中的MPS污染颗粒,其鉴别及成分鉴定可采用FTIR和拉曼光谱法。最后MPS去除的实验方案选定,在传统给水处理工艺的基础上,可采用紫外线高级氧化与生物活性炭(BAC)组合工艺和强化混凝与微滤或超滤组合工艺。
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