海水微塑料污染的重要源頭

李經(jīng)緯 儲(chǔ)瓊

在決定做這個(gè)課題研究之前，我曾經(jīng)搜集了很多資料，也考慮過(guò)不少方向，比如對(duì)生活中物品的改造等。我平時(shí)對(duì)環(huán)境科學(xué)方面的內(nèi)容比較感興趣，有一次看到一則關(guān)于海水微塑料污染的科學(xué)報(bào)道，知道用海水曬制的食鹽中竟然含有微塑料，人們?cè)谑秤名}時(shí)就會(huì)不知不覺(jué)中吃下這些微塑料！這讓我感到十分驚訝，覺(jué)得這是個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題，于是決定研究怎樣減輕這一污染。

海洋中的微塑料來(lái)源于人類在生活中排入海洋的塑料顆粒（如洗面奶里的微塑料顆粒），以及大塊塑料垃圾分裂成的塑料顆粒。要減輕這一污染，就要從源頭上進(jìn)行控制。洗衣廢水就是一個(gè)重要的源頭，因?yàn)橐挛锢w維是由有機(jī)聚合物構(gòu)成的，它們?cè)谙礈爝^(guò)程中會(huì)脫落下來(lái)，隨水排放，流入大海。這一源頭較易找到辦法來(lái)控制，且就在我們的生活環(huán)境中，適合做研究目標(biāo)。

我通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，一步步確認(rèn)洗衣廢水中微塑料的含量、成分、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)去除微塑料的方法，篩選材料，搭建裝置。

對(duì)

（1）洗衣廢水水樣預(yù)處理

取500mL家庭洗衣廢水，先用1mm篩網(wǎng)過(guò)濾，去除大顆粒雜質(zhì)和毛發(fā)，再用30%H2O2浸泡處理8小時(shí)，去除微生物或其他有機(jī)絮體。

（2）用過(guò)濾重量法測(cè)定廢水中微塑料含量

先將濾紙?jiān)诤嫦渲泻嬷梁阒?，然后搭建抽濾裝置，將預(yù)處理的洗衣廢水倒入布氏漏斗中緩慢抽濾，直至無(wú)水滴落，再將抽濾后的濾紙放入表面皿中，在烘箱105℃條件下烘至恒重，稱其質(zhì)量即可。

（3）用顯微鏡觀察微塑料的形貌以及用計(jì)數(shù)法分析含量

將含微塑料的廢水滴于載玻片上，用顯微鏡觀察微塑料的形貌，并用顯微刻度計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)法分析微塑料含量。

（4）紅外光譜分析微塑料成分（略）

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

洗衣廢水中微塑料含量為0.0491g/L，每洗一桶衣服排放的廢水中至少含有3萬(wàn)個(gè)微塑料。其中最可能含有的微塑料為聚丙烯（腈綸）、聚酰胺（尼龍）和聚苯乙烯。

1. 選取PP棉、中性濾紙、活性炭3種不同過(guò)濾材料，對(duì)模擬洗衣廢水中微塑料的去除率進(jìn)行比較實(shí)驗(yàn)。過(guò)濾前后，用顯微刻度計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)法衡量三種材料對(duì)微塑料的去除率。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2. 根據(jù)表1和表2的數(shù)據(jù)，綜合考慮材料成本、壓力損失（反映材料損耗）等，放棄中性濾紙。用PP棉和活性炭對(duì)模擬洗衣廢水（不加洗滌劑）進(jìn)行過(guò)濾實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)不同濃度洗滌劑對(duì)PP棉和活性炭的濾速的影響（略）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果（部分）

PP棉和活性炭過(guò)濾洗衣廢水的處理能力比較

綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：活性炭比PP棉濾速快；PP棉的去除效率比活性炭高。因此，將PP棉與活性炭組合起來(lái)搭建過(guò)濾裝置。

搭建模擬洗衣機(jī)排水管的裝置，并設(shè)計(jì)制作用PP棉和活性炭制作的微塑料去除裝置，放在其中。用40L洗衣廢水，模擬洗衣機(jī)排水，進(jìn)行過(guò)濾處理實(shí)驗(yàn)。

另外還設(shè)計(jì)了一種放置在洗衣機(jī)魔術(shù)濾網(wǎng)內(nèi)的微塑料去除裝置，因條件有限，沒(méi)有實(shí)際制作并實(shí)驗(yàn)。

模擬洗衣機(jī)排水管裝置 微塑料去除裝置

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

用活性炭和PP棉組合成的過(guò)濾裝置過(guò)濾40L的洗衣廢水，用時(shí)約20分鐘，對(duì)微塑料的截留效果較好。

雖然這一研究的最終目標(biāo)是設(shè)計(jì)過(guò)濾裝置，但對(duì)我來(lái)說(shuō)做裝置并不難，難的是前期實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理和分析，因?yàn)樯婕暗膬?nèi)容超過(guò)了我現(xiàn)在的數(shù)學(xué)知識(shí)水平。像壓力損失、去除效率等反映材料過(guò)濾能力的公式，都是先向老師學(xué)習(xí)、理解之后再使用的。

前面做的微塑料定性實(shí)驗(yàn)，看上去對(duì)后面的裝置設(shè)計(jì)毫無(wú)用處，實(shí)際上非常重要，因?yàn)樵谝粺o(wú)所知的情況下，必須先確定微塑料的成分，了解其物理化學(xué)性質(zhì)。得知其化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，才確定采用物理方法（吸附或者過(guò)濾）來(lái)去除。

做課題研究，要天天跑實(shí)驗(yàn)室，以前沒(méi)寫過(guò)論文，要從頭學(xué)習(xí)……相比起來(lái)，我更喜歡參加比賽和展示的感覺(jué)，那成就感就別提了。我起初還有點(diǎn)兒緊張，后來(lái)受邀參加上海國(guó)際青少年科技博覽會(huì)，我都沒(méi)想到。現(xiàn)在想來(lái)，可能是因?yàn)槲业恼n題比較新奇，而且表現(xiàn)出了較好的展示能力。如果有同學(xué)想要做課題研究，不知如何入手，那么我建議先加入一個(gè)科學(xué)社。不要羞于向?qū)W校的科技輔導(dǎo)老師求助，也不要荒費(fèi)學(xué)校開(kāi)設(shè)的研究課。確定好自己的研究方向后，再確定自己的課題。