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  作為一種新興環(huán)境污染物，微塑料（Microplastics, MPs）正在引起公眾的關(guān)注。微塑料是指粒徑小于5 mm的塑料碎片，可分為初級微塑料和次級微塑料。初級微塑料由直接生產(chǎn)得到的塑料微�；蛩槠蠖嘤糜趥�人護(hù)理產(chǎn)品添加劑。合成纖維制品在洗滌時也會脫落產(chǎn)生大量的初級微塑料。次級微塑料主要是丟棄在環(huán)境中的管理不善的塑料廢棄物在陽光、風(fēng)、微生物等環(huán)境因素的共同作用下，不斷通過物理或化學(xué)途徑崩解而產(chǎn)生。目前的研究表明，大量的環(huán)境樣本（海水、泥沙沉積物、土壤、食鹽、水生動植物）中都檢測到了不同種類、尺寸、形態(tài)的微塑料的存在。由于微塑料尺寸小、數(shù)量大，且不易降解，極易被生物誤食并在生物體內(nèi)滯留和富集。有毒添加劑（增塑劑、阻燃劑等）的浸出也會進(jìn)一步毒害生物體。此外，微塑料因其比表面積大、疏水性好，可以攜帶并富集環(huán)境中的重金屬、持久性有機(jī)污染物以及病原體，使其被生物體吞食后造成更大的潛在風(fēng)險。在食物鏈的傳遞作用和富集作用下，微塑料對于生物體的危害會不斷擴(kuò)散和增高，因此學(xué)者關(guān)于環(huán)境微塑料對生物體的風(fēng)險評估在逐步升級。

  近日，東華大學(xué)楊建平教授與王華平教授團(tuán)隊，在《Advanced Science》期刊撰寫了題為“How to Build a Microplastics-Free Environment: Strategies for Microplastics Degradation and Plastics Recycling”的綜述論文。

圖1. 微塑料的產(chǎn)生路徑及構(gòu)建無微塑料環(huán)境的設(shè)想

  針對目前環(huán)境中已存在的大量微塑料及其潛在來源（管理不善的塑料廢棄物），文章全面總結(jié)了目前的微塑料去除技術(shù)和塑料回收技術(shù)，并重點(diǎn)討論了這些技術(shù)的機(jī)理、優(yōu)勢和局限性。基于此，作者提出了構(gòu)建無微塑料環(huán)境的兩大方向：（1）采用化學(xué)或生物降解技術(shù)將高分子量的微塑料降解為環(huán)境友好的小分子產(chǎn)物以及二氧化碳和水；（2）采用化學(xué)回收策略將塑料廢棄物升級改造成聚合物單體、燃料以及其他精細(xì)化學(xué)品。

圖2. 目前微塑料去除技術(shù)關(guān)鍵性能參數(shù)的全面對比

圖3. 目前塑料回收技術(shù)關(guān)鍵性能參數(shù)的全面對比

  文章最后探討了如何構(gòu)建無微塑料環(huán)境的未來展望：

  1）發(fā)展微塑料的鑒別和定量方法不但可以區(qū)分和檢測環(huán)境中的微塑料，而且合理的微塑料表征方法有助于深入理解微塑料在自然環(huán)境和催化降解過程中的降解行為。

  2）發(fā)展生化降解策略將微塑料降解成環(huán)境友好或具有附加價值的小分子或附加價值化學(xué)品將在未來發(fā)揮重要作用。此外，不同技術(shù)的聯(lián)用有望發(fā)揮其協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)微塑料的快速降解和產(chǎn)物選擇性的優(yōu)化。

  3）合理的塑料廢棄物回收策略可以有效削減微塑料的潛在來源�？梢钥紤]采用微波、等離子體、和高級氧化等先進(jìn)技術(shù)優(yōu)化現(xiàn)存的傳統(tǒng)塑料回收策略，通過過程工程降低反應(yīng)能耗并優(yōu)化反應(yīng)路徑和產(chǎn)物選擇性。最終在溫條件下實(shí)現(xiàn)塑料廢棄物的高效回收。

  4）催化劑在塑料轉(zhuǎn)化為高附加價值產(chǎn)品的過程中起著重要的作用。今后的發(fā)展中，合理設(shè)計基于界面工程的雙功能位點(diǎn)催化劑，選擇性吸附并原位催化轉(zhuǎn)化某些中間體有望進(jìn)一步優(yōu)化提高產(chǎn)物的選擇性。

  5）生物可降解聚合物的設(shè)計也非常關(guān)鍵。在不影響性能的前提下，可以嘗試將無機(jī)或者有機(jī)單元引入聚合物骨架中作為降解的開關(guān)，并在特定條件下誘導(dǎo)和加速塑料的降解。需要注意的是，生物可降解塑料的生產(chǎn)和廢棄需要受到嚴(yán)格的監(jiān)管。否則，具有更快的微塑料釋放速率的生物可降解塑料丟棄在環(huán)境中將在短期內(nèi)加劇微塑料污染。

  論文第一作者為東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院博士生陳俊良，通訊作者為東華大學(xué)烏婧副教授、王華平教授、楊建平教授，參與作者包括澳大利亞墨爾本大學(xué)Peter C. Sherrell博士、澳大利亞伍倫貢大學(xué)Jun Chen教授、同濟(jì)大學(xué)張偉賢教授。上述工作得到了中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)、上海市“科技創(chuàng)新行動計劃”自然科學(xué)基金原創(chuàng)探索項目、國家自然科學(xué)基金、東華大學(xué)纖維材料改性國家重點(diǎn)實(shí)驗室等基金的資助。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202103764

  下載：How to Build a Microplastics-Free Environment: Strategies for Microplastics Degradation and Plastics Recycling