微塑料加速老化及分离过程的实验研究

作者：曾祥英; 王姝歆; 程军^*; 王林; 张建强; 何杨; 黄雯; 唐亚鑫

来源：环境科学研究, 2022, 35(03): 818-827.

DOI：10.13198/j.issn.1001-6929.2021.12.13

• 高密度聚乙烯微塑料
• 老化
• 装置
• 分离
• 羰基指数

微塑料自然老化的长期性严重限制了老化微塑料的相关研究.为了加速微塑料老化，并提高实验室分离效果，以高密度聚乙烯微塑料(high-density polyethylene,HDPE)为试验材料，通过单紫外(UV)和紫外活化过硫酸盐(UV+P)两种方法加速模拟微塑料自然老化，并基于老化过程中微塑料特性的改变，改进分离方法.将虹吸管插入静置分层后的澄清液面底部，打开真空抽滤机使液体缓缓注入抽滤瓶，一方面分离浮于上部的微塑料，另一方面有效过滤澄清液体中的部分微塑料，以提高样品分离效率；通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和羰基指数(carbonyl index,CI)分别表征微塑料老化前后的形貌、官能团变化和老化程度.结果表明：(1)相比于UV处理的微塑料，UV+P处理的微塑料具有更强的亲水性，表现在分离时长的显著性差异上(P<0.05).(2)UV和UV+P两种老化方法产生的小分子有机物，通过4次清洗达到较高的去除率，分别为95.29%、94.71%.(3)该分离方法下两种老化微塑料都有较高的样品产率，分别为84.63%(UV)、86.63%(UV+P).(4)通过SEM观察到，与原始微塑料相比，老化后的微塑料表面出现明显裂纹、缝隙及小孔，且两种老化方法得到的微塑料其表面形态有所差异.(5)FTIR图谱下，老化微塑料有异于原始样品的特征峰出现，主要为羰基峰及羟基峰.(6)CI分析表明，HDPE在5 d内即可达到较高的老化程度，此时CI分别为0.39(UV)、0.49(UV+P).研究显示：单紫外(UV)和紫外活化过硫酸盐(UV+P)两种老化方法均能获得亲水性、表面形态和官能团有异于原始微塑料的样品；改进的分离方法能够快速、高效地获取样品.

• 单位
  西南交通大学