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水體環境中納米塑料的危害與檢測研究

時間:2020年05月27日 分類:科學技術論文 次數:

【摘要】近年來,塑料在水體環境中的殘留轉化和危害受到了人們的關注。經過研究發現,塑料材質的殘留物能夠破碎成納米塑料,在水體環境中堆積,給水體環境帶來極大的污染。納米塑料的體積相當的小,直徑不到5mm,攜帶大量的有害化學物質,是水體環境中分布范

  【摘要】近年來,塑料在水體環境中的殘留轉化和危害受到了人們的關注。經過研究發現,塑料材質的殘留物能夠破碎成納米塑料,在水體環境中堆積,給水體環境帶來極大的污染。納米塑料的體積相當的小,直徑不到5mm,攜帶大量的有害化學物質,是水體環境中分布范圍廣且極其微小的顆粒狀污染物。因為體積小的原因,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重的損害。雖然納米塑料對水體環境有極大的影響,但我國有關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境帶來的危害以及分析研究現有的檢測技術這兩方面作簡要探討,給后續研究提供建議。

  【關鍵詞】水體環境中;納米塑料;危害;檢測研究

水環境

  【前言】納米塑料之所以成為水體環境中嚴重的污染源,是因為它能夠吸附并且攜帶對水體環境存在潛在的生物毒性的疏水性化學物質,比如,殺蟲劑、各種激素等。同時,它的來源也相當的廣泛,比如,使用污泥、使用塑料制品、大氣沉降、船舶運輸業等,都會產生大量的納米塑料。納米塑料對生物的毒性,與它的表面性質、體積大小有著很大的關系,體積越小的納米塑料越容易進入到生物的細胞和器官組織中,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,我們要加強對納米塑料帶給環境和生物的影響的關注度,積極尋求方法,減少避免納米塑料污染。

  納米塑料對水體環境的危害

  納米塑料與環境中的微塑料和其他塑料一樣,對水體環境有著嚴重的危害。經過檢測發現,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達到無所不在的地步,因此,納米塑料對水體環境的影響不容我們忽視。從現有情況來看,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,產出的氧氣減少,水體的自凈能力大大降低,導致在水體的深層次的地方,水體的成分變得復雜,生物環境變得苛刻。其次,納米塑料能夠吸附并且攜帶對水體環境存在潛在生物毒性的疏水性化學物質,在遷移轉化的過程中,通過物質的累積循環作用,給水體環境帶來復合性的污染。最后,納米塑料吸附攜帶的有毒物質很有可能殺死水體中的生物,使得生物多樣性減少,影響水體的生態平衡。

  納米塑料對生物生態生長的危害

  納米塑料的體積非常的小,極易被生物吸收,積累在生物的細胞和器官組織中,并且沿著生物的食物鏈和發育繁殖傳播轉移。生物體內吸收進納米塑料后,納米塑料能夠穿透生物的細胞膜,進入到細胞組織中,慢慢積累,產生大量的毒性,影響生物體的成長、發育和繁殖。同時,納米塑料顆粒可以通過食物鏈和發育繁殖進行傳播轉移,進入到更多生物體的體內,慢慢積累,影響生物體的生長。用牡蠣做實驗得出,納米塑料能夠大量的積累和滲透到生物體內,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,水體環境中生存的生物、喜愛飲食水生生物的鳥類以及哺乳類動物受到的危害比較大。

  納米塑料對人體健康的危害

  納米塑料的極易累積性和極易轉移性,導致人體的健康也受著納米塑料的危害。納米塑料對人體的危害主要有使得細胞發生毒性變化、引發炎癥、激發活性氧產生等。有許多研究數據表明,納米塑料可能會激活人體的先天免疫系統,導致細胞發生毒性變化,引發炎癥反應,或者是激發活性氧的產生。

  由于納米塑料的性質比較堅固穩定,降解起來困難且消耗的時間長,所以非常容易在細胞和各組織中累積,引起人體新陳代謝紊亂和炎癥的出現。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不好作為前提,會增強納米塑料的轉移和對納米塑料的吸收,增加被傳播感染的風險。當前,納米塑料的有關研究人員已經開始注重納米塑料對人體的危害,并逐步對此進行檢測研究。但是,他們僅僅是用細胞模型和生物體模型作為實驗的對象,所研究的納米塑料的成分和性質比較單一。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,才能夠更加準確地、全面地評估納米塑料對人體健康的危害。

  納米塑料的檢測研究

  納米塑料顆粒的體積非常的微小,與環境中的有機物的化學成分極其相似,很容易混淆,所以在進行納米塑料檢測時,十分的困難且具有挑戰性。對塑料聚合物顆粒進行檢測研究對于分析水體環境中的納米塑料的危害有著重大意義,一方面,可以明確水體環境中是否存在納米塑料;另外一個方面,可以分析檢測出納米塑料中的成分以及化學特性。在納米塑料的檢測技術中,主要有紅外光譜(FT-IR)、X射線光電子能譜(XPS)、氣相色譜-質譜法(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。用紅外光線照射在含有納米塑料的樣品上,會激發納米塑料的振動和躍遷,從而形成具有特點的光譜,所以這種技術主要是依據光譜的圖像識別納米塑料的種類。紅外光譜這種檢測技術可以通過反應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單粒子分析有一定的尺寸范圍要求,很難實現同時對多個納米塑料顆粒進行檢測分析,因此紅外光譜只能對同類納米塑料進行批量的檢測研究,同時,紅外光譜這種檢測技術也只適用于對特定的納米塑料顆粒進行檢測,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電子電離,還能夠激發內層的電子。X射線光電子能譜檢測出來的數據為研究分子結構和原子的價態提供信息,也可以為研究納米塑料的組成元素、化學狀態、分子結構等提供相關信息。雖然X射線光電子檢測技術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射線光電子技術在檢測時極易受到微生物細胞外聚合物的影響,導致無法準確的識別納米塑料的種類。

  氣相色譜-質譜法(GC-MS)

  除去紅外光譜檢測技術外,質譜法也是鑒別納米塑料的常用方法。氣相色譜-質譜法主要有兩種類型:一是熱解氣相色譜-質譜法,對納米塑料進行熱降解,研究分析熱降解產出的物質,通過新產出的物質來判定納米塑料的化學組成成分;二是熱吸附解吸氣相色譜質譜法,相比于熱解氣相色譜-質譜法而言,它對樣品的潔凈度要求不高,允許在不去除有機雜質的情況下檢測分析樣品。氣相色譜-質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、數量、聚集情況以及尺寸等。

  拉曼光譜(RM)

  拉曼光譜檢測技術主要是利用激光的非彈性散射出的獨特的光譜圖來發現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,它與紅外光譜檢測技術相互補充,能夠更加明確地識別出納米顆粒的化學組成成分。但因為表面等離子體信號的強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物也會妨礙拉曼光譜的檢測效果,因此,用拉曼光譜技術來檢測納米塑料的可靠性還有待觀察。

  對體環境中納米塑料檢測技術的展望

  目前,我國關于納米塑料的檢測還存在以下問題:第一,檢測技術大多是圍繞單細胞或者單個生物體展開的,缺乏系統性和邏輯性,無法為減少和預防納米塑料污染提供完整的數據;第二,如果納米塑料被人體攝入,納米塑料攜帶的毒性物質被人體吸收的多少還不夠明確;第三,由于檢測技術還在初級階段,很難從樣品中獲取到納米塑料,從而影響檢測的進程和果效。因此,在未來的時間里,我們要更加關注納米塑料負載污染物的生物富集作用,建立一個系統完整的檢測方案,為分析納米塑料對水體環境的危害奠定數據基礎。在測試實驗時,努力實現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,提高實驗精準度。

  水環境論文范文:對于農村生態水環境治理的思考與對策分析

  摘要:我國是農業大國,農村的發展一直是國家關注的重點,著眼于當前農村水環境存在的化肥農藥過度使用、禽畜糞便污染、生活污水排放等諸多問題,從資源重復利用和排污系統改善等角度探尋水環境治理的新出路,基于國家對于美麗新農村構建的關注,提出了在新農村建設過程中農村能夠經濟效益、社會效益與生態效益協同發展,構建和諧美麗的農村人居環境方面的建議。

  【結束語】

  一直以來,廢棄的塑料材料都是環境污染源之一。塑料材料在降解的過程中,會慢慢形成納米塑料。很多塑料材料都具有不可降解的性質,未完全降解的物質形成納米塑料,在水體環境中不斷的累計。隨著事態的嚴重和深入的研究,人們開始重視納米塑料對水體環境、水生生物以及人體的毒性效應。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胞的阻攔,影響生物體的生長、發育和繁殖,隨著時間的累積,可能會通過食物鏈危害人類的身體健康。所以,增強對納米塑料的檢測研究力度是非常有必要且具有現實意義的。

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