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摘 要： 【摘要】近年來，塑料在水體環(huán)境中的殘留轉(zhuǎn)化和危害受到了人們的關(guān)注。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，塑料材質(zhì)的殘留物能夠破碎成納米塑料，在水體環(huán)境中堆積，給水體環(huán)境帶來極大的污染。納米塑料的體積相當(dāng)?shù)男。睆讲坏?mm，攜帶大量的有害化學(xué)物質(zhì)，是水體環(huán)境中分布范
【摘要】近年來，塑料在水體環(huán)境中的殘留轉(zhuǎn)化和危害受到了人們的關(guān)注。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，塑料材質(zhì)的殘留物能夠破碎成納米塑料，在水體環(huán)境中堆積，給水體環(huán)境帶來極大的污染。納米塑料的體積相當(dāng)?shù)男。睆讲坏?mm，攜帶大量的有害化學(xué)物質(zhì)，是水體環(huán)境中分布范圍廣且極其微小的顆粒狀污染物。因?yàn)轶w積小的原因，從微小的浮游生物到人類，納米塑料可以被更廣泛的物種吸收，給生物的器官造成嚴(yán)重的損害。雖然納米塑料對(duì)水體環(huán)境有極大的影響，但我國有關(guān)納米塑料的研究還是比較稀少。本文將從納米塑料給水體環(huán)境帶來的危害以及分析研究現(xiàn)有的檢測技術(shù)這兩方面作簡要探討，給后續(xù)研究提供建議。
【關(guān)鍵詞】水體環(huán)境中;納米塑料;危害;檢測研究
【前言】納米塑料之所以成為水體環(huán)境中嚴(yán)重的污染源，是因?yàn)樗軌蛭讲⑶覕y帶對(duì)水體環(huán)境存在潛在的生物毒性的疏水性化學(xué)物質(zhì)，比如，殺蟲劑、各種激素等。同時(shí)，它的來源也相當(dāng)?shù)膹V泛，比如，使用污泥、使用塑料制品、大氣沉降、船舶運(yùn)輸業(yè)等，都會(huì)產(chǎn)生大量的納米塑料。納米塑料對(duì)生物的毒性，與它的表面性質(zhì)、體積大小有著很大的關(guān)系，體積越小的納米塑料越容易進(jìn)入到生物的細(xì)胞和器官組織中，慢慢積累，給生物體的新陳代謝和生存繁殖造成極大危害。因此，我們要加強(qiáng)對(duì)納米塑料帶給環(huán)境和生物的影響的關(guān)注度，積極尋求方法，減少避免納米塑料污染。
納米塑料對(duì)水體環(huán)境的危害
納米塑料與環(huán)境中的微塑料和其他塑料一樣，對(duì)水體環(huán)境有著嚴(yán)重的危害。經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)，在水體的任何層次都有納米塑料的存在，通俗來講，納米塑料在水體的分布范圍已經(jīng)達(dá)到無所不在的地步，因此，納米塑料對(duì)水體環(huán)境的影響不容我們忽視。從現(xiàn)有情況來看，首先，有大量的納米塑料積累在水體的表面，遮蓋住了陽光，使得水體中的藻類植物得不到光合作用，產(chǎn)出的氧氣減少，水體的自凈能力大大降低，導(dǎo)致在水體的深層次的地方，水體的成分變得復(fù)雜，生物環(huán)境變得苛刻。其次，納米塑料能夠吸附并且攜帶對(duì)水體環(huán)境存在潛在生物毒性的疏水性化學(xué)物質(zhì)，在遷移轉(zhuǎn)化的過程中，通過物質(zhì)的累積循環(huán)作用，給水體環(huán)境帶來復(fù)合性的污染。最后，納米塑料吸附攜帶的有毒物質(zhì)很有可能殺死水體中的生物，使得生物多樣性減少，影響水體的生態(tài)平衡。
納米塑料對(duì)生物生態(tài)生長的危害
納米塑料的體積非常的小，極易被生物吸收，積累在生物的細(xì)胞和器官組織中，并且沿著生物的食物鏈和發(fā)育繁殖傳播轉(zhuǎn)移。生物體內(nèi)吸收進(jìn)納米塑料后，納米塑料能夠穿透生物的細(xì)胞膜，進(jìn)入到細(xì)胞組織中，慢慢積累，產(chǎn)生大量的毒性，影響生物體的成長、發(fā)育和繁殖。同時(shí)，納米塑料顆粒可以通過食物鏈和發(fā)育繁殖進(jìn)行傳播轉(zhuǎn)移，進(jìn)入到更多生物體的體內(nèi)，慢慢積累，影響生物體的生長。用牡蠣做實(shí)驗(yàn)得出，納米塑料能夠大量的積累和滲透到生物體內(nèi)，影響生物體的成長和生命周期。由于納米塑料具有積累的特性以及能夠通過食物鏈傳播的特性，越處于食物鏈頂端的生物，受到納米塑料的危害越大，積累的毒素也越多。在所有生物體中，水體環(huán)境中生存的生物、喜愛飲食水生生物的鳥類以及哺乳類動(dòng)物受到的危害比較大。
納米塑料對(duì)人體健康的危害
納米塑料的極易累積性和極易轉(zhuǎn)移性，導(dǎo)致人體的健康也受著納米塑料的危害。納米塑料對(duì)人體的危害主要有使得細(xì)胞發(fā)生毒性變化、引發(fā)炎癥、激發(fā)活性氧產(chǎn)生等。有許多研究數(shù)據(jù)表明，納米塑料可能會(huì)激活人體的先天免疫系統(tǒng)，導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生毒性變化，引發(fā)炎癥反應(yīng)，或者是激發(fā)活性氧的產(chǎn)生。
由于納米塑料的性質(zhì)比較堅(jiān)固穩(wěn)定，降解起來困難且消耗的時(shí)間長，所以非常容易在細(xì)胞和各組織中累積，引起人體新陳代謝紊亂和炎癥的出現(xiàn)。特別是那些患有腸道疾病的人，本身就有炎癥感染和身體素質(zhì)不好作為前提，會(huì)增強(qiáng)納米塑料的轉(zhuǎn)移和對(duì)納米塑料的吸收，增加被傳播感染的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)前，納米塑料的有關(guān)研究人員已經(jīng)開始注重納米塑料對(duì)人體的危害，并逐步對(duì)此進(jìn)行檢測研究。但是，他們僅僅是用細(xì)胞模型和生物體模型作為實(shí)驗(yàn)的對(duì)象，所研究的納米塑料的成分和性質(zhì)比較單一。因此，只有深層次、多樣化地去研究普通生物體中或者食物鏈中的納米塑料，才能夠更加準(zhǔn)確地、全面地評(píng)估納米塑料對(duì)人體健康的危害。
納米塑料的檢測研究
納米塑料顆粒的體積非常的微小，與環(huán)境中的有機(jī)物的化學(xué)成分極其相似，很容易混淆，所以在進(jìn)行納米塑料檢測時(shí)，十分的困難且具有挑戰(zhàn)性。對(duì)塑料聚合物顆粒進(jìn)行檢測研究對(duì)于分析水體環(huán)境中的納米塑料的危害有著重大意義，一方面，可以明確水體環(huán)境中是否存在納米塑料;另外一個(gè)方面，可以分析檢測出納米塑料中的成分以及化學(xué)特性。在納米塑料的檢測技術(shù)中，主要有紅外光譜(FT-IR)、X射線光電子能譜(XPS)、氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)、拉曼光譜(RM)這四種。
紅外光譜(FT-IR)
紅外光譜(FT-IR)是檢測分析納米塑料中最普遍常用的技術(shù)。用紅外光線照射在含有納米塑料的樣品上，會(huì)激發(fā)納米塑料的振動(dòng)和躍遷，從而形成具有特點(diǎn)的光譜，所以這種技術(shù)主要是依據(jù)光譜的圖像識(shí)別納米塑料的種類。紅外光譜這種檢測技術(shù)可以通過反應(yīng)聚合物表面的氧化程度來判斷出納米塑料的老化程度，但是由于紅外光譜對(duì)單粒子分析有一定的尺寸范圍要求，很難實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)多個(gè)納米塑料顆粒進(jìn)行檢測分析，因此紅外光譜只能對(duì)同類納米塑料進(jìn)行批量的檢測研究，同時(shí)，紅外光譜這種檢測技術(shù)也只適用于對(duì)特定的納米塑料顆粒進(jìn)行檢測，有一定的局限性。
X射線光電子能譜(XPS)
X射線光電子不僅僅能夠使分子的價(jià)電子電離，還能夠激發(fā)內(nèi)層的電子。X射線光電子能譜檢測出來的數(shù)據(jù)為研究分子結(jié)構(gòu)和原子的價(jià)態(tài)提供信息，也可以為研究納米塑料的組成元素、化學(xué)狀態(tài)、分子結(jié)構(gòu)等提供相關(guān)信息。雖然X射線光電子檢測技術(shù)可以通過含有納米塑料的樣品的表面氧元素含量變化來判定納米塑料氧化的速度和程度，但X射線光電子技術(shù)在檢測時(shí)極易受到微生物細(xì)胞外聚合物的影響，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確的識(shí)別納米塑料的種類。
氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)
除去紅外光譜檢測技術(shù)外，質(zhì)譜法也是鑒別納米塑料的常用方法。氣相色譜-質(zhì)譜法主要有兩種類型：一是熱解氣相色譜-質(zhì)譜法，對(duì)納米塑料進(jìn)行熱降解，研究分析熱降解產(chǎn)出的物質(zhì)，通過新產(chǎn)出的物質(zhì)來判定納米塑料的化學(xué)組成成分;二是熱吸附解吸氣相色譜質(zhì)譜法，相比于熱解氣相色譜-質(zhì)譜法而言，它對(duì)樣品的潔凈度要求不高，允許在不去除有機(jī)雜質(zhì)的情況下檢測分析樣品。氣相色譜-質(zhì)譜法比紅外光譜的檢測分析速度快，但是它不能提供詳盡的信息，比如納米顆粒的大小、數(shù)量、聚集情況以及尺寸等。
拉曼光譜(RM)
拉曼光譜檢測技術(shù)主要是利用激光的非彈性散射出的獨(dú)特的光譜圖來發(fā)現(xiàn)和鑒別納米塑料顆粒，與紅外光譜的原理有一定的相似之處。同時(shí)，它與紅外光譜檢測技術(shù)相互補(bǔ)充，能夠更加明確地識(shí)別出納米顆粒的化學(xué)組成成分。但因?yàn)楸砻娴入x子體信號(hào)的強(qiáng)弱很大程度上由樣品與探針的頂端的距離所決定，納米塑料顆粒表面的有機(jī)物也會(huì)妨礙拉曼光譜的檢測效果，因此，用拉曼光譜技術(shù)來檢測納米塑料的可靠性還有待觀察。
對(duì)體環(huán)境中納米塑料檢測技術(shù)的展望
目前，我國關(guān)于納米塑料的檢測還存在以下問題：第一，檢測技術(shù)大多是圍繞單細(xì)胞或者單個(gè)生物體展開的，缺乏系統(tǒng)性和邏輯性，無法為減少和預(yù)防納米塑料污染提供完整的數(shù)據(jù);第二，如果納米塑料被人體攝入，納米塑料攜帶的毒性物質(zhì)被人體吸收的多少還不夠明確;第三，由于檢測技術(shù)還在初級(jí)階段，很難從樣品中獲取到納米塑料，從而影響檢測的進(jìn)程和果效。因此，在未來的時(shí)間里，我們要更加關(guān)注納米塑料負(fù)載污染物的生物富集作用，建立一個(gè)系統(tǒng)完整的檢測方案，為分析納米塑料對(duì)水體環(huán)境的危害奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在測試實(shí)驗(yàn)時(shí)，努力實(shí)現(xiàn)降解塑料的粒度分離，并在納米尺度上測定碎片的納米塑料含量，提高實(shí)驗(yàn)精準(zhǔn)度。
【結(jié)束語】一直以來，廢棄的塑料材料都是環(huán)境污染源之一。塑料材料在降解的過程中，會(huì)慢慢形成納米塑料。很多塑料材料都具有不可降解的性質(zhì)，未完全降解的物質(zhì)形成納米塑料，在水體環(huán)境中不斷的累計(jì)。隨著事態(tài)的嚴(yán)重和深入的研究，人們開始重視納米塑料對(duì)水體環(huán)境、水生生物以及人體的毒性效應(yīng)。與體積較大的微塑料相比，納米塑料的來源更加廣泛，攜帶的毒性物質(zhì)更加的多，納米塑料由于體積小的緣故，能夠輕易的沖破生物腸道組織細(xì)胞的阻攔，影響生物體的生長、發(fā)育和繁殖，隨著時(shí)間的累積，可能會(huì)通過食物鏈危害人類的身體健康。所以，增強(qiáng)對(duì)納米塑料的檢測研究力度是非常有必要且具有現(xiàn)實(shí)意義的。——————作者：賈志超
相關(guān)期刊推薦：《環(huán)境工程雜志》創(chuàng)刊于1982年，本刊為雙月刊，是國家科技部批準(zhǔn),中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)環(huán)境工程分會(huì)和中冶集團(tuán)建筑研究總院共同主辦的綜合性環(huán)保技術(shù)刊物.讀者對(duì)象是從事環(huán)境保護(hù)科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、教學(xué)的廣大科技人員、院校師生、技術(shù)和管理人員.主要刊載：水污染治理，煙氣污染治理，噪聲治理，監(jiān)測與評(píng)價(jià)，經(jīng)驗(yàn)交流，環(huán)保信息等方面論文。
