水產(chǎn)養(yǎng)殖出水中聚苯乙烯微塑料的表面特征研究

徐一盧，來嘉熙，錢宇琪，高山雪，陳蕾

（南京林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，江蘇南京 210037）

聚苯乙烯泡沫塑料廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖，然而在長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)力、水流、太陽(yáng)輻射以及生物的作用下，塑料表面會(huì)發(fā)生老化，進(jìn)而碎裂成更小粒徑的碎片，排放到水環(huán)境中。粒徑小于5 mm的塑料顆粒被定義為微塑料，普遍存在于全球各大海洋和淡水環(huán)境中，已成為全球關(guān)注的一類新興污染物。研究表明，微塑料能抑制生物生長(zhǎng)、改變酶活性、增加生物的死亡率，并能在生物體內(nèi)累積，通過食物鏈傳遞威脅到人類健康；同時(shí)，微塑料表面吸附了大量的有毒污染物，在一定條件下會(huì)釋放出來，對(duì)生物產(chǎn)生危害。然而，目前關(guān)于微塑料的毒性及吸附污染物的研究主要采用的是原始塑料顆粒，而環(huán)境中的塑料顆粒由于長(zhǎng)時(shí)間的老化，表面特征會(huì)有很大的變化，對(duì)污染物的吸附性能與生物毒性也會(huì)與原始塑料顆粒有較大的差異。因此，采用傅里葉變換紅外光譜進(jìn)行表征，研究水產(chǎn)養(yǎng)殖中使用的聚苯乙烯泡沫顆粒老化后的表面官能團(tuán)特征。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

儀器：傅立葉變換紅外光譜儀（型號(hào)IR-360，購(gòu)自美國(guó)Nicolet公司）。

試劑：過氧化氫（分析純，購(gòu)自上海瓦蘭生物科技有限公司）、飽和氯化鈉溶液（1.2 g/cm3）、無水乙醇溶液（95%）、氯化亞鐵（為分析純，購(gòu)自上海展云化工有限公司），超純水等。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品的采集與處理

泡沫球顆粒樣品采集自南通市如東縣一水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)排放的出水，篩選出粒徑2～5 mm的顆粒；對(duì)照樣品是從當(dāng)?shù)厣痰曩?gòu)買的未使用過的泡沫塑料。將樣品置于1 L燒杯中，加入飽和NaCl溶液并用玻璃棒充分?jǐn)嚢?～3 min，震蕩搖勻，密封靜置24 h后取上層液體，每個(gè)樣品重復(fù)浮選3～5次，將所收集的上層清液置于同一燒杯中。分離取出樣品后，將所有物質(zhì)用30% H2O2沖洗至100 mL的小燒杯中，加入0.01 g FeCl2，立即密封置于60 ℃的水浴鍋中加熱72 h，去除樣品中的生物有機(jī)質(zhì)。靜置24 h后，將燒杯中的液體過1 mm篩網(wǎng)過濾，將樣品風(fēng)干，在培養(yǎng)皿中避光保存[1]。

1.2.2 樣品的紅外檢測(cè)

處理后的樣品自然風(fēng)干后，將對(duì)照泡沫球塑料顆粒樣品和老化泡沫球塑料顆粒樣品分別采用衰減全反射傅立葉變換紅外光譜儀測(cè)定。

2 結(jié)果和討論

對(duì)照樣品和使用過的泡沫球塑料顆粒樣品的紅外光譜圖分別如圖1和圖2所示。與對(duì)照樣品相比，老化后的樣品在1 700 cm-1附近的吸收峰（C=O的特征吸收峰）增強(qiáng)，3 200 cm-1附近的吸收峰（-OH的特征吸收峰）也增強(qiáng)，說明老化泡沫球塑料表面的C=O和-OH的數(shù)量增多。此外，在500 cm-1附近出現(xiàn)了更多的雜峰，1 200 cm-1出現(xiàn)了強(qiáng)吸收峰，可能為C-O鍵等氧化官能團(tuán)的吸收峰，推測(cè)為醚、脂肪族、芳香族等物質(zhì)[3]。結(jié)果表明，泡沫球塑料表面在老化過程中被氧化或吸附了水中的有機(jī)污染物，如水產(chǎn)養(yǎng)殖常用的抗生素，這些均可能增加泡沫微塑料顆粒的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 對(duì)照樣品的紅外光譜圖

圖2 環(huán)境樣品的紅外光譜圖

3 結(jié)論

水產(chǎn)養(yǎng)殖常用的聚苯乙烯泡沫塑料在長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)力、水流、太陽(yáng)輻射以及生物的作用下會(huì)發(fā)生老化、碎裂，形成微塑料并隨著養(yǎng)殖廢水的排放進(jìn)入海洋。研究結(jié)果表明，在泡沫塑料球顆粒老化過程中，表面形成了大量的羰基、羥基、醚類等含氧基團(tuán)，并吸附了水中的有機(jī)污染物。若不及時(shí)處理，其產(chǎn)生的有害物質(zhì)便會(huì)通過生物進(jìn)入人體，對(duì)人體和環(huán)境都造成很大的影響。因此，建議水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中使用的泡沫塑料應(yīng)在其老化碎裂之前及時(shí)更換、回收，以減少環(huán)境污染。