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【专访】关于微塑料:我们正在研究些什么 |前沿应用

发布时间:2020-06-23 16:04 点击次数:

我们的生活中已经离不开塑料,抬头环顾四周,塑料吸管、方便袋、包装瓶等等遍布生活的每个角落。在前不久的推送文章——《正在流进人体的微塑料》,我们已经见识到微塑料无孔不入的本领,哪怕你躲在家,不吃海鲜,也难以躲过微塑料的魔爪,因为微塑料已经存在于水中、土壤中、甚至空气中。

无所不在的微塑料,对环境都有哪些危害?我们还能做些什么?不久前,HORIBA科学仪器事业部特别采访了多伦多大学生态与进化生物学系的 Chelsea Rochma教授,以及马里兰大学环境化学系的Alterra Sachez博士。在这场采访中,我们就什么是微塑料、微塑料的危害、以及研究方法等话题展开了探讨。

 

Chelsea Rochma教授和Alterra Sachez博士

接下来,就让我们跟随Chelsea教授和Alterra博士的脚步,探讨这场由微塑料引发的环境危机。

 

为什么是微塑料?

HORIBA:能为我们简单介绍一下什么是微塑料吗?

  • Chelsea教授:从字面意思来讲,微塑料就是很小的塑料颗粒。科学上把微塑料定义为直径小于5mm的塑料颗粒。为什么是5mm?这是为了强调我们研究的对象非常小,大部分颗粒很难用肉眼直接看到,需要借助显微镜来进行研究。

 


HORIBA:为什么现在大家如此关注微塑料呢?

  • Alterra博士:相比于传统的塑料垃圾,微塑料有更大的污染风险,因为它们非常小,所以很容易被误食,小鱼小鸟都会摄入很多微塑料。

  • Chelsea教授:对的。从动物学的角度看,微塑料会影响生物的多样性进而影响到食物安全问题。第一,微塑料会消耗我们的鱼类资源;第二,微塑料会改变食物的营养价值,因为动物摄入微塑料会导致他们摄入维生素等营养物质减少;第三,微塑料上的化学物质会进入人体,这些都很值得研究。
    我们目前做的工作就包括:分析微塑料如何进入环境,进入环境后会去哪里,对生物是否有毒性以及是否会影响生物的繁殖和减少种群数量。

样品分析过程

 

怎样看待微塑料的危害?

HORIBA:世界卫生组织发布报告说,饮用水中的微塑料“似乎”对人的健康没有影响。对此您怎么看?

  • Chelsea教授:世卫组织说没有必要担心饮用水中的微塑料,并不是说它无害,只是我们暂时没有证据说明它有害。我的研究就是要了解微塑料是如何影响鱼类和其他野生动物的,大部分微塑料研究的科研人员目前也在这个方向探索 ,不过仍然需要有医学背景的人加入以进行更加严谨的科学研究。
     

HORIBA:目前微塑料的危害达到哪种程度了?

  • Alterra博士:这个问题其实还没有达成共识,主要原因之一是没有标准化的微塑料颗粒。因为对微塑料的危害评估不能只看微塑料本身,微塑料上吸附的污染物也是产生危害的一个重要因素,但不同表面积的微塑料颗粒表面究竟会吸附多少污染物,目前还不清楚,因此需要有大小形状可控的标准塑料颗粒才能评估

  • 我的大部分工作就集中在制造标准化的微塑料颗粒上,在实验室里你可以看到各种各样的微塑料,这些颗粒有不同的形状、大小,大小不同也就是表面积不同,表面积越大,意味着它能吸附更多的污染物。

采集的样品

 

微塑料也有“帮凶”?

HORIBA:您提到评估微塑料的危害,不能忽视污染物的吸附,这部分吸附物都是怎么到达微塑料表面的呢?

  • Chelsea教授:很多化学物质会富集在塑料上,部分是生产塑料时加进去的,还有一部分则是环境中吸附上去的。所以,当我们从环境中采集一块塑料,意味着它不仅仅是一个塑料,而是一个化学混合物。

  • Alterra博士:是的,正如Chelsea教授所言,微塑料还扮演着环境污染物运输载体的角色。塑料颗粒就像海绵,遇到污染物时就会吸附它们,塑料去了哪里,就会把吸附在上面的污染物带到哪里。

  • 这些吸附的污染物,诸如医药和个护用品残留之类,它们在水中并没有很高的浓度,但在微塑料中浓度就很高;而且这些污染物从污水厂进入干净水体的过程中,原本可能漂不了多远就沉淀下来,现在却可以附着在微塑料上漂到更远的海洋。

  • 因此,研究微塑料对环境污染物的吸附有助于了解环境污染物的运动转移,这对评估微塑料的危害十分重要

 

样品分析

 

微塑料检测包括哪些工作?

 

HORIBA:能简单介绍一下您在制造标准化颗粒方面的工作吗?

  • Alterra博士:我之前提到,微塑料吸附污染物的能力由颗粒表面积大小决定,并直接影响微塑料颗粒的危害程度。因此,要研究不同表面积的塑料对于污染物的吸附能力,就要制造不同尺寸的标样。

  • 在过去的几年里,我一直在研究制造标准颗粒的方法,也制造了一批不同尺寸的颗粒,从45微米到600微米都有,600微米肉眼可见,大小就像指甲油中的闪光粉,45微米的颗粒是一种肉眼不可见的超细的粉末。

  • 我不做毒性测试,只做化学分析,包括计算塑料颗粒上吸附了多少污染物等等,这样将来专门从事毒性测试的人员在研究时,就可以有标准化的颗粒来进行大面积实验。

制备的标准样品

HORIBA:能介绍下在您的实验室是如何进行微塑料毒性研究的吗?

  • Chelsea教授:上面Alterra博士提到她只做化学分析,而我主要做的是毒性分析。在我的实验室中,我们会对微塑料做不同的毒性实验,来观察微塑料是如何影响鱼类或其他无脊椎动物的,包括不同的塑料数量、大小和类型对生物的影响。

  • 我有20个本科生在做毒性分析工作,他们主要利用拉曼来分析样品,拉曼会告诉我们每个颗粒是不是塑料以及是什么类型的塑料。目前似乎有颗粒越小危害越大的趋势,有研究表明,极其微小的颗粒是可以进入人体各个部位的,不过还需努力找到更加确切的答案。

  • 另外我们还在尝试做一个更大范围的实验,就是在实验湖泊系统中去做研究。在这样一个完整的生态系统中有浮游植物、浮游动物和鱼类群落。我们把微塑料放入这个系统中,从而了解微塑料如何在这个系统中转移,如何影响不同的群落,进而如何影响生态系统。

样品分析过程
 

拉曼在微塑料研究中有何作用?

HORIBA:您刚刚提到用拉曼测试样品,能介绍一下拉曼在你们研究中的具体作用吗?

  • Chelsea教授:我们研究的塑料颗粒非常小,你无法用眼睛甚至显微镜分辨出这些颗粒是塑料还是其他物质,所以需要通过化学分析来确定它们的成分。拉曼可以实现这一目的,并且除了鉴别颗粒成分,拉曼还可以做定量分析以获取生物体中的微塑料含量。

  • 此外,我们还计划建立一个塑料聚合物数据库,将实验中获取的光谱上传到基础数据库中,就可以更便捷地去匹配样品颗粒成分。

样品分析过程

 

携手抗塑,我们能还能做什么?

 

HORIBA:除了二位提到的微塑料毒性研究,以及标准颗粒物研究,对微塑料的研究我们还能做些什么?

  • Chelsea教授:科学研究的规律一般是这样的:首先你得弄清楚它在哪。现在已经有大量工作证明微塑料存在于饮用水、海鲜、甚至灰尘等环境中。目前的问题就是,环境中具体存在多少微塑料很难量化,好在已经有人在进行这方面的研究。

  • Alterra博士:对于微塑料的研究我们应该团结起来(这也是我们现在积极在做的),这样在未来10年,应该会有更好的方法来应对微塑料。
     

编者注:

从大气环境到极地冰雪,微塑料的身影已无处不在,毫无疑问,这又是一场需要全人类携手面对的挑战。但我们坚信,随着对微塑料的追踪研究愈加深入,人们可以期待一个没有塑料污染的明天,而这需要的不仅仅是科学家们的执着努力,也需要我们普通人的支持与关注。

 

 

     

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