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水体环境中纳米塑料的危害与检测研究

时间:2020年05月27日 所属分类:科学技术论文 点击次数:

【摘要】近年来,塑料在水体环境中的残留转化和危害受到了人们的关注。经过研究发现,塑料材质的残留物能够破碎成纳米塑料,在水体环境中堆积,给水体环境带来极大的污染。纳米塑料的体积相当的小,直径不到5mm,携带大量的有害化学物质,是水体环境中分布范

  【摘要】近年来,塑料在水体环境中的残留转化和危害受到了人们的关注。经过研究发现,塑料材质的残留物能够破碎成纳米塑料,在水体环境中堆积,给水体环境带来极大的污染。纳米塑料的体积相当的小,直径不到5mm,携带大量的有害化学物质,是水体环境中分布范围广且极其微小的颗粒状污染物。因为体积小的原因,从微小的浮游生物到人类,纳米塑料可以被更广泛的物种吸收,给生物的器官造成严重的损害。虽然纳米塑料对水体环境有极大的影响,但我国有关纳米塑料的研究还是比较稀少。本文将从纳米塑料给水体环境带来的危害以及分析研究现有的检测技术这两方面作简要探讨,给后续研究提供建议。

  【关键词】水体环境中;纳米塑料;危害;检测研究

水环境

  【前言】纳米塑料之所以成为水体环境中严重的污染源,是因为它能够吸附并且携带对水体环境存在潜在的生物毒性的疏水性化学物质,比如,杀虫剂、各种激素等。同时,它的来源也相当的广泛,比如,使用污泥、使用塑料制品、大气沉降、船舶运输业等,都会产生大量的纳米塑料。纳米塑料对生物的毒性,与它的表面性质、体积大小有着很大的关系,体积越小的纳米塑料越容易进入到生物的细胞和器官组织中,慢慢积累,给生物体的新陈代谢和生存繁殖造成极大危害。因此,我们要加强对纳米塑料带给环境和生物的影响的关注度,积极寻求方法,减少避免纳米塑料污染。

  纳米塑料对水体环境的危害

  纳米塑料与环境中的微塑料和其他塑料一样,对水体环境有着严重的危害。经过检测发现,在水体的任何层次都有纳米塑料的存在,通俗来讲,纳米塑料在水体的分布范围已经达到无所不在的地步,因此,纳米塑料对水体环境的影响不容我们忽视。从现有情况来看,首先,有大量的纳米塑料积累在水体的表面,遮盖住了阳光,使得水体中的藻类植物得不到光合作用,产出的氧气减少,水体的自净能力大大降低,导致在水体的深层次的地方,水体的成分变得复杂,生物环境变得苛刻。其次,纳米塑料能够吸附并且携带对水体环境存在潜在生物毒性的疏水性化学物质,在迁移转化的过程中,通过物质的累积循环作用,给水体环境带来复合性的污染。最后,纳米塑料吸附携带的有毒物质很有可能杀死水体中的生物,使得生物多样性减少,影响水体的生态平衡。

  纳米塑料对生物生态生长的危害

  纳米塑料的体积非常的小,极易被生物吸收,积累在生物的细胞和器官组织中,并且沿着生物的食物链和发育繁殖传播转移。生物体内吸收进纳米塑料后,纳米塑料能够穿透生物的细胞膜,进入到细胞组织中,慢慢积累,产生大量的毒性,影响生物体的成长、发育和繁殖。同时,纳米塑料颗粒可以通过食物链和发育繁殖进行传播转移,进入到更多生物体的体内,慢慢积累,影响生物体的生长。用牡蛎做实验得出,纳米塑料能够大量的积累和渗透到生物体内,影响生物体的成长和生命周期。由于纳米塑料具有积累的特性以及能够通过食物链传播的特性,越处于食物链顶端的生物,受到纳米塑料的危害越大,积累的毒素也越多。在所有生物体中,水体环境中生存的生物、喜爱饮食水生生物的鸟类以及哺乳类动物受到的危害比较大。

  纳米塑料对人体健康的危害

  纳米塑料的极易累积性和极易转移性,导致人体的健康也受着纳米塑料的危害。纳米塑料对人体的危害主要有使得细胞发生毒性变化、引发炎症、激发活性氧产生等。有许多研究数据表明,纳米塑料可能会激活人体的先天免疫系统,导致细胞发生毒性变化,引发炎症反应,或者是激发活性氧的产生。

  由于纳米塑料的性质比较坚固稳定,降解起来困难且消耗的时间长,所以非常容易在细胞和各组织中累积,引起人体新陈代谢紊乱和炎症的出现。特别是那些患有肠道疾病的人,本身就有炎症感染和身体素质不好作为前提,会增强纳米塑料的转移和对纳米塑料的吸收,增加被传播感染的风险。当前,纳米塑料的有关研究人员已经开始注重纳米塑料对人体的危害,并逐步对此进行检测研究。但是,他们仅仅是用细胞模型和生物体模型作为实验的对象,所研究的纳米塑料的成分和性质比较单一。因此,只有深层次、多样化地去研究普通生物体中或者食物链中的纳米塑料,才能够更加准确地、全面地评估纳米塑料对人体健康的危害。

  纳米塑料的检测研究

  纳米塑料颗粒的体积非常的微小,与环境中的有机物的化学成分极其相似,很容易混淆,所以在进行纳米塑料检测时,十分的困难且具有挑战性。对塑料聚合物颗粒进行检测研究对于分析水体环境中的纳米塑料的危害有着重大意义,一方面,可以明确水体环境中是否存在纳米塑料;另外一个方面,可以分析检测出纳米塑料中的成分以及化学特性。在纳米塑料的检测技术中,主要有红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、气相色谱-质谱法(GC-MS)、拉曼光谱(RM)这四种。

  红外光谱(FT-IR)

  红外光谱(FT-IR)是检测分析纳米塑料中最普遍常用的技术。用红外光线照射在含有纳米塑料的样品上,会激发纳米塑料的振动和跃迁,从而形成具有特点的光谱,所以这种技术主要是依据光谱的图像识别纳米塑料的种类。红外光谱这种检测技术可以通过反应聚合物表面的氧化程度来判断出纳米塑料的老化程度,但是由于红外光谱对单粒子分析有一定的尺寸范围要求,很难实现同时对多个纳米塑料颗粒进行检测分析,因此红外光谱只能对同类纳米塑料进行批量的检测研究,同时,红外光谱这种检测技术也只适用于对特定的纳米塑料颗粒进行检测,有一定的局限性。

  X射线光电子能谱(XPS)

  X射线光电子不仅仅能够使分子的价电子电离,还能够激发内层的电子。X射线光电子能谱检测出来的数据为研究分子结构和原子的价态提供信息,也可以为研究纳米塑料的组成元素、化学状态、分子结构等提供相关信息。虽然X射线光电子检测技术可以通过含有纳米塑料的样品的表面氧元素含量变化来判定纳米塑料氧化的速度和程度,但X射线光电子技术在检测时极易受到微生物细胞外聚合物的影响,导致无法准确的识别纳米塑料的种类。

  气相色谱-质谱法(GC-MS)

  除去红外光谱检测技术外,质谱法也是鉴别纳米塑料的常用方法。气相色谱-质谱法主要有两种类型:一是热解气相色谱-质谱法,对纳米塑料进行热降解,研究分析热降解产出的物质,通过新产出的物质来判定纳米塑料的化学组成成分;二是热吸附解吸气相色谱质谱法,相比于热解气相色谱-质谱法而言,它对样品的洁净度要求不高,允许在不去除有机杂质的情况下检测分析样品。气相色谱-质谱法比红外光谱的检测分析速度快,但是它不能提供详尽的信息,比如纳米颗粒的大小、数量、聚集情况以及尺寸等。

  拉曼光谱(RM)

  拉曼光谱检测技术主要是利用激光的非弹性散射出的独特的光谱图来发现和鉴别纳米塑料颗粒,与红外光谱的原理有一定的相似之处。同时,它与红外光谱检测技术相互补充,能够更加明确地识别出纳米颗粒的化学组成成分。但因为表面等离子体信号的强弱很大程度上由样品与探针的顶端的距离所决定,纳米塑料颗粒表面的有机物也会妨碍拉曼光谱的检测效果,因此,用拉曼光谱技术来检测纳米塑料的可靠性还有待观察。

  对体环境中纳米塑料检测技术的展望

  目前,我国关于纳米塑料的检测还存在以下问题:第一,检测技术大多是围绕单细胞或者单个生物体展开的,缺乏系统性和逻辑性,无法为减少和预防纳米塑料污染提供完整的数据;第二,如果纳米塑料被人体摄入,纳米塑料携带的毒性物质被人体吸收的多少还不够明确;第三,由于检测技术还在初级阶段,很难从样品中获取到纳米塑料,从而影响检测的进程和果效。因此,在未来的时间里,我们要更加关注纳米塑料负载污染物的生物富集作用,建立一个系统完整的检测方案,为分析纳米塑料对水体环境的危害奠定数据基础。在测试实验时,努力实现降解塑料的粒度分离,并在纳米尺度上测定碎片的纳米塑料含量,提高实验精准度。

  水环境论文范文:对于农村生态水环境治理的思考与对策分析

  摘要:我国是农业大国,农村的发展一直是国家关注的重点,着眼于当前农村水环境存在的化肥农药过度使用、禽畜粪便污染、生活污水排放等诸多问题,从资源重复利用和排污系统改善等角度探寻水环境治理的新出路,基于国家对于美丽新农村构建的关注,提出了在新农村建设过程中农村能够经济效益、社会效益与生态效益协同发展,构建和谐美丽的农村人居环境方面的建议。

  【结束语】

  一直以来,废弃的塑料材料都是环境污染源之一。塑料材料在降解的过程中,会慢慢形成纳米塑料。很多塑料材料都具有不可降解的性质,未完全降解的物质形成纳米塑料,在水体环境中不断的累计。随着事态的严重和深入的研究,人们开始重视纳米塑料对水体环境、水生生物以及人体的毒性效应。与体积较大的微塑料相比,纳米塑料的来源更加广泛,携带的毒性物质更加的多,纳米塑料由于体积小的缘故,能够轻易的冲破生物肠道组织细胞的阻拦,影响生物体的生长、发育和繁殖,随着时间的累积,可能会通过食物链危害人类的身体健康。所以,增强对纳米塑料的检测研究力度是非常有必要且具有现实意义的。

  【参考文献】

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