生物基塑料释放的微塑料比传统塑料少九倍

紫外线+海水=微塑料加速器？

一项新研究发现，一种新开发的植物基塑料材料在暴露于阳光和海水时释放的微塑料比传统塑料少九倍。这项研究由朴茨茅斯大学和比利时法兰德斯海洋研究所 (VLIZ) 的专家领导，调查了两种不同类型的塑料在极端条件下测试时的分解情况。你知道微塑料对海洋生物会产生哪些影响吗？

一种由天然原料制成的生物基塑料材料在暴露于强烈紫外线和海水 76 天后，比由石油衍生物制成的传统塑料表现得更好。

生物基塑料作为传统塑料的替代品越来越受到人们的关注，但人们对其在海洋环境中造成微塑料污染的潜在来源知之甚少。了解这些材料在极端环境下的表现非常重要，这样我们才能预测它们在海洋应用（如建造船体）中的表现，以及它们对海洋生物可能产生的影响。通过了解不同类型的塑料对环境的影响，我们可以做出更好的选择来保护我们的海洋。

总的来说，研究为不同类型塑料在环境压力下的行为提供了宝贵的见解，这对我们未来应对塑料污染的工作至关重要。

简而言之，这项研究主要研究了两种常见的热塑性塑料（聚乳酸和聚丙烯）在经过紫外线照射和海水浸泡后（极端条件），加速分解成微塑料的过程。研究结果表明，生物基塑料材料在暴露于强烈紫外线和海水 76 天后，比由石油衍生物制成的传统塑料表现得更好。紫外线和海水共同作用，能显著加快塑料的降解速度，产生大量的微塑料。

参考文献：Zhiyue Niu, Marco Curto, Maelenn Le Gall, Elke Demeyer, Jana Asselman, Colin R Janssen, Hom Nath Dhakal, Peter Davies, Ana Isabel Catarino, Gert Everaert. Accelerated fragmentation of two thermoplastics (polylactic acid and polypropylene) into microplastics after UV radiation and seawater immersion. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2024; 271: 115981 DOI: 10.1016/j.ecoenv.2024.115981

一、聚乳酸和聚丙烯是什么？它们有什么特点？

聚乳酸（PLA） 和 聚丙烯（PP） 都是常见的塑料，但它们的来源、性质和应用却有很大的不同。

聚乳酸（PLA）：聚乳酸是一种生物基聚酯，主要由玉米淀粉、甘蔗等植物的糖分发酵产生乳酸，再经过聚合而成。

• 特点：
  • 可降解性： PLA被认为是一种“环保”塑料，因为它可以在自然环境中被微生物分解成二氧化碳和水，不会产生持久性污染。
  • 生物相容性： PLA具有良好的生物相容性，在医疗领域有广泛应用，如制作可吸收缝线、组织工程支架等。
  • 性能： PLA的机械性能良好，但耐热性较差，容易变形。
• 应用： PLA主要用于一次性餐具、食品包装、纺织品、3D打印材料等。

聚丙烯（PP）：聚丙烯是一种石油基塑料，由丙烯聚合而成。

• 特点：
  • 耐化学性： PP具有优异的耐化学性，耐酸、耐碱、耐大多数有机溶剂。
  • 耐热性： PP的耐热性较好，可在较宽的温度范围内使用。
  • 密度小： PP的密度较小，质轻。
• 应用： PP广泛应用于包装材料、纤维、塑料制品等，如塑料袋、塑料瓶、塑料家具等。

聚乳酸（PLA） 和 聚丙烯（PP）对比：

需要注意的是， 虽然PLA可降解，但降解条件较为苛刻，在自然环境中完全降解需要较长的时间。因此，减少塑料的使用，提高塑料的回收利用率仍然是解决塑料污染问题的关键。

二、紫外线和海水为什么会加速塑料的分解？

紫外线和海水是加速塑料分解的两个主要环境因素。紫外线和海水共同作用，通过光氧化、水解、盐的作用、生物降解等多种机制，加速塑料的分解，最终形成微塑料。这种过程不仅会改变塑料的物理性质，还会释放出有害的化学物质，对海洋生态环境造成严重的污染。形象地说，紫外线就像一把“手术刀”，切断塑料分子链；海水就像一种“溶剂”，加速塑料的溶解。两者共同作用，将坚硬的塑料变成细小的微粒。

1、紫外线的作用

• 光氧化反应： 紫外线中的高能量光子能直接作用于塑料分子，使其发生光氧化反应。这种反应会破坏塑料分子中的化学键，导致塑料材料的结构发生改变。
• 自由基生成： 光氧化反应会产生大量的自由基，这些自由基具有很高的活性，能不断攻击塑料分子，加速其降解。

2、海水的作用

• 盐的作用： 海水中的盐分会加速塑料的降解。盐离子能与塑料分子发生离子交换反应，破坏塑料的晶体结构，使其更容易被水解。
• 水解作用： 水分子能渗透到塑料内部，与塑料分子发生水解反应，导致塑料分子链断裂。
• 生物降解： 海水中存在大量的微生物，它们能分泌一些酶，分解塑料分子。

3、紫外线和海水的协同作用

• 光催化效应： 海水中的某些物质，如铁、铜等金属离子，在紫外线的照射下能产生光催化作用，加速塑料的分解。
• 机械作用： 海浪的冲击会对塑料产生机械作用，加速塑料的破碎。

值得注意的是： 不同的塑料材料对紫外线和海水的耐受性不同。例如，聚乙烯的耐候性较好，而聚苯乙烯的耐候性较差。

三、还有哪些因素会影响塑料的降解？

除了紫外线和海水，还有许多因素会影响塑料的降解速率和程度。这些因素可以分为环境因素和塑料本身的因素。

1、环境因素

• 温度： 温度升高会加速塑料分子运动，从而促进化学反应，加速降解。
• 湿度： 高湿度环境有利于水解反应，加速塑料的降解。
• 氧气： 氧气参与氧化反应，促进塑料的降解。
• 微生物： 一些微生物能分泌酶，分解塑料分子。
• 土壤成分： 土壤中的酸碱度、矿物质含量等都会影响塑料的降解速率。
• 污染物： 土壤或水体中的重金属、有机污染物等会加速或抑制塑料的降解。

2、塑料本身的因素

• 塑料种类： 不同的塑料种类对环境因素的敏感性不同。例如，聚乙烯的化学稳定性较高，而聚酯类塑料则更容易降解。
• 添加剂： 塑料中添加的增塑剂、稳定剂、抗氧化剂等会影响塑料的降解速率。
• 塑料的分子结构： 分子量、支链、交联度等都会影响塑料的降解速率。
• 塑料的形态： 塑料的形状、大小、表面积等也会影响降解速率。

3、其他因素

• 塑料的埋藏深度： 埋藏较深的塑料受到紫外线和氧气的影响较小，降解速率较慢。
• 塑料的暴露时间： 暴露时间越长，降解程度越高。

塑料的降解是一个复杂的过程，受到多种因素的影响。这些因素相互作用，共同决定了塑料的降解速率和最终产物。

三、这项研究的意义

hiyue Niu等人的这项研究对于理解和应对塑料污染问题具有重要的意义。研究表明，紫外线和海水共同作用下，聚乳酸和聚丙烯这两种常见的塑料会加速分解成微塑料。这揭示了自然环境中微塑料产生的一个重要途径，为我们深入了解海洋塑料污染提供了新的视角。研究表明生物基塑料材料比由石油衍生物制成的传统塑料表现得更好，但即使是生物基的聚乳酸，在特定条件下也会产生大量的微塑料。

研究为不同类型塑料在环境压力下的行为提供了宝贵的见解，这对我们未来应对塑料污染的工作至关重要。

四、思考

除了聚乳酸和聚丙烯，其他类型的塑料（如聚苯乙烯、聚乙烯）在相同条件下是否也会加速分解成微塑料？不同塑料的化学结构和添加剂对其降解速率和微塑料生成的影响如何？紫外线、海水盐度、温度、微生物等环境因素之间是否存在交互作用？这些交互作用如何影响塑料的降解速率和微塑料的特征？不同环境条件下产生的微塑料的尺寸、形状和表面特性有何差异？这些差异对微塑料的物理化学性质和环境行为有何影响？

如何开发快速、灵敏、高通量的微塑料检测方法？如何区分天然和人工来源的微塑料？如何准确表征微塑料的尺寸、形状、化学组成和表面特性？

这些有趣的问题旨在激发你的思考，助你更深入地理解，希望能为你带来新的启示和帮助~~~

申明：内容来源于海洋资源ocean-resource创作，未经允许，不得转载，海洋资源ocean-resource保留追究法律责任的权利。