污水处理厂中微塑料的分析方法研究进展
2021-08-03徐建康张占鳌闫泽华易珍王馨颖张宴
徐建康,张占鳌,闫泽华,易珍,王馨颖,张宴
南京大学环境学院,南京 210023
塑料因其质轻、耐腐蚀及价格低廉等优点而在日常生活及工程中广泛应用。但值得注意的是,塑料的回收率低,只有6%~26%的塑料被回收[1]。因此,大量塑料废品积累在环境中,其中粒径<5 mm的塑料碎片、纤维或颗粒又被称为“微塑料(microplastics, MPs)[2]”。据报道,微塑料分布极其广泛,从赤道到南北极附近海域、再到人迹罕至的青藏高原都发现了微塑料;在河流、土壤和大气颗粒物等不同环境介质中,甚至在食盐和饮用水中也都检测出微塑料[3-6]。微塑料因其粒径小,容易被生物误食,甚至还会随着食物链富集,对生物体造成损伤。此外,微塑料的疏水性高,会从周围环境中吸附并富集痕量有机污染物及重金属(如三氯生及镉离子等)[7-8],并作为其传输的载体,进而造成更大的环境危害,成为目前研究的热点之一。
微塑料可分为2类:原生微塑料和次生微塑料[9]。原生微塑料指的是人为制造用于工业或日常生活的粒径<5 mm的塑料颗粒,多用于个人护理品、工业研磨剂及油漆等产品中[10-11]。据报道,在土耳其伊斯坦布尔,每年因牙膏使用而排放的微塑料可达8.71亿g[11],这类微塑料在使用后会随着生活污水一起进入污水处理厂。已有多地的污水处理厂的出水和污泥中检测到该类原生微塑料颗粒[12-13],证实了微塑料的这一迁移趋势。次生微塑料则是指塑料制品在使用或废弃的过程中因环境因素(如光照、热氧化及物理摩擦)而破碎产生的粒径<5 mm的塑料碎片,如空气中飘浮的合成纤维和道路上磨蚀的轮胎颗粒;研究表明,塑料茶包在使用过程中会产生微米级甚至纳米级的塑料颗粒[14]。次生微塑料在风力、雨水等环境作用力的裹挟下不断迁移,其中一部分会随初期雨水汇入污水处理厂。因此,污水处理厂是微塑料重要的汇之一。此外,污水处理厂又是微塑料重要的污染源。据统计,我国每年通过污水处理厂出水排放的微塑料占进入水生环境微塑料总量的80%以上;通过污泥进入土壤或其他自然环境的微塑料更是高达1.56×1014颗[15-16]。因此,微塑料在污水及污泥中的赋存特征、迁移转化和环境归趋有待深入研究。为此,亟需建立和完善污水处理厂中微塑料的分析方法。
相较于自然环境中收集的样品,污水厂中的样品更加复杂多样。既有较为洁净的样品,如二沉池出水、最终出水等水样,也有富含有机与无机杂质等复杂成分的样品,如进水与污泥等样品。这些杂质会显著影响微塑料的检测。例如,活性污泥中大量存在的胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)会降低微塑料检出率[17];而进水中的泥沙和脂类颗粒及纤维素也会干扰微塑料的检测。与此同时,现有微塑料的检测方法多种多样,缺少统一的、标准化的采集和检测方法,不利于检测结果的横向对比。因此,研究适用面广、简单高效的微塑料分析方法成为当前研究的热点之一。本文从采样、预处理和检测3个方面对现有污水厂中微塑料检测分析方法进行了系统梳理和对比总结,以期为未来的研究提供帮助。
1 采样及预处理方法(Sampling and pretreatment methods)
1.1 采样方法(Sampling methods)
现有研究中所涉及到污水厂中微塑料的采样方法大体上可分为两类[18]:一是指在采样现场不对样品经行预处理的大样本法[19-24],适用于收集微塑料含量较高的环境样品。该方法能最大程度上保留样品的原始信息,操作简单,但采样量相对较小,样品的代表性会有所下降。……
