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阿德萊德大學王少彬教授、南昆士蘭大學王浩教授團隊《Prog. Mater. Sci.》綜述:環境中的微塑料問題和戰略解決方案
2022-10-25  來源:高分子科技

  塑料是我們的日常生活中最常用的材料,尤其是在包裝、建筑和汽車行業。自 1950 年代以來,塑料的總產量超過 83 億公噸,其中大約 80% 已成為環境中的廢棄物。由于大多數塑料在環境中不可降解,塑料污染已成為全球環境的長期問題和挑戰。其中,尺寸小于5 mm的微塑料作為一種新型污染物已經在整個生物圈無處不在。海洋、淡水、大氣、陸地環境和生物體中均發現了微塑料,而在食物鏈富集作用下,微塑料會對人類健康和環境產生不可估量的危害。


  阿德萊德大學王少彬教授南昆士蘭大學王浩教授團隊基于微塑料的前世、今生和未來,近期在Progress in Materials Science 上發表了題為“Microplastic materials in the environment: problem and strategical solutions”的綜述文章,對世界關注的微塑料相關的環境問題和解決方案提出來一系列獨特見解。


  這篇綜述文章系統系統總結了微塑料在水 (污水處理廠、地表淡水、地下水、飲用水、海洋)、大氣、土壤中的來源、分布、傳輸及演變,微塑料對不同環境體系和人類健康的潛在危害。 


1. 污水處理廠處理污水的基本技術以及不同階段對微塑料的去除效率。 



圖2. 地表淡水中微塑料的來源以及影響其傳輸與演變的因素。


 圖3. 飲用水中的微塑料來源。


 圖4. 海洋中微塑料的來源以及影響其傳輸與演變的因素。


 圖5. 空氣中微塑料的來源以及影響其傳輸與演變的因素


6. 土壤中微塑料的來源以及影響其傳輸與演變的因素。



7. 微塑料在水、空氣、土壤系統中的相互傳播以及在食物鏈中的廣泛存在。


  然后,該文章提出了一系列的綜合戰略來應對微塑料污染,包括清理活動、有效的源頭控制、改進塑料廢棄物管理體系、開發可生物降解 (生物塑料以及發展高效的 (塑料降解或轉換技術,如圖 所示。根據圖2到圖7的信息,圖10羅列了一些從源頭控制微塑料污染的有效措施。這些信息對下一步制定政策來應對微塑料污染提供了重要的參考依據。


 

9. 控制 (塑料污染的綜合策略和解決方案。



 10. 從源頭控制水、空氣和土壤系統中微塑料污染。


  同時,開發用于 (塑料有效降解或轉化的先進技術具有至關重要的意義,因為它們不僅有助于修復受污染的水或土壤,而且在廢水管理和塑料廢棄物管理系統中發揮著重要作用。 文章還概述了一些現有的典型技術來介紹 (塑料降解和轉化,并總結了影響性能的相關機制和因素。如圖11-21所示,本文涵蓋了生物降解、高級氧化降解技術 (光芬頓反應、熱芬頓反應、過硫酸鹽體系、類電芬頓過程和光催化降解),以及()塑料轉化方法,包括生物回收、光催化轉化、熱解、加氫裂化、氫解、烷烴復分解、微波法、焦耳熱法、電催化轉化、脫氯化氫法和化學解聚 (糖酵解、 水解、甲醇分解和氨解) 


11. 生物降解、回收(塑料的機理示意圖及影響因素。


 圖13. 高級氧化技術降解 (微) 塑料的機理及影響因素。


15. 光催化轉換(塑料的不同方案、反應體系、機理及產物。a-c) J Am Chem Soc 2022;144:6532-42. d-f)Nat Commun 2022;13:4809.


16. a) 熱解(塑料的反應體系、機理及產物。b-e) Nature Sustain 2019;2:39-42.


17. a) 催化加氫裂化 ()塑料。b-d) Sci Adv 2021;7:eabf8283. e) 催化氫解 ()塑料. f) ACS Cent Sci 2019;5:1795-803. g-j) Science 2020;370:437-41.


21. a) 化學解聚糖酵解、水解、甲醇分解和氨解。b-d) 光熱催化塑料糖酵解(Matter 2022;5:1305-17).


  最后,本文總結了微塑料污染和微塑料降解、轉化技術存在的問題和挑戰,為將來的研究指明了方向。


  全文鏈接:https://authors.elsevier.com/c/1fzdSI6yuEvyD


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