微塑料分离方法及吸附抗生素机理研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangluojishu0802
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随着科学技术的高速发展,人们发明了各种各样的塑料制品,给日常生活和生产带来了极大的便利,同时也产生了一系列环境问题。环境中的塑料垃圾不断地破碎、裂解,形成微塑料(尺寸<5 mm)。微塑料可以吸附各种污染物质,被生物体摄入后沿食物链和食物网传递,在生物体内富集,影响生物的正常生理功能。微塑料作为新兴污染物,对海洋生态环境安全带来较大的威胁;同时还可以作为载体富集抗生素等污染物,导致海洋中抗生素的局部浓度偏高。海洋中的塑料在海浪、风力等作用下最终会沉降到海底或者残留在沙滩上,开展沙滩微塑料污染调查对于评估海洋微塑料污染,研究微塑料对环境的影响具有重要意义。本文设计了一套沙滩微塑料分离方法,利用此方法开展了大连市4个沙滩微塑料污染情况的调查;并根据沙滩调研的结果,研究了微塑料吸附抗生素的行为和机理,分析了老化作用对微塑料吸附抗生素能力的影响,主要内容如下:(1)针对目前沙滩微塑料密度分离浮选法中人工操作效率低、流程复杂、分离不彻底等问题,设计了一种微塑料自动分离装置。通过微孔曝气、注入浮选液的方式,实现微塑料在浮选溶液中的充分搅动;利用陶瓷波纹填料良好的分离沉降性能,实现了微塑料从沙子中的高效分离;通过孔径不同的金属筛网筛分,实现了微塑料分级收集。通过优化陶瓷波纹填料比表面积、曝气量和反应时间等参数,进一步提升了微塑料浮选效率,在分离回收率验证中,6种密度不同的微塑料标准品分离回收率在96%~98%,可以为开展沙滩调研提供稳定可靠的技术和工具支撑。(2)基于设计的微塑料分离方法开展了大连市沙滩微塑料的调查,对大连市海水浴场微塑料的含量、粒径范围、形状、颜色、成分进行了统计,分析了微塑料污染的来源,并根据调研结果对大连市4个沙滩微塑料污染进行了生态风险评估。结果表明4个海水浴场的沙滩中微塑料的平均含量为6562 N/m2,通过定性分析发现聚苯乙烯(PS)等6种微塑料,他们主要来源于制造业、旅游业和渔业等人类活动。工业废水和生活垃圾、污水不彻底的处理,海水养殖业、旅游业产生的塑料垃圾,都在不同程度上导致大量微塑料流入海洋环境中。生态风险评估的结果表明大连市沙滩微塑料污染较轻,存在高毒性微塑料污染的沙滩污染等级较高。(3)基于大连市沙滩微塑料污染调查的情况,选择微塑料污染中常见的聚丙烯(PP)和聚甲醛(POM)两种微塑料,以左氧氟沙星(LEV)和诺氟沙星(NOR)作为目标抗生素对微塑料吸附抗生素的理论进行了研究,研究发现抗生素在微塑料上的动力学吸附结果符合Elovich方程、拟二阶动力模型,等温吸附结果符合Langmuir模型和Freundlich模型,并通过扫描电镜、傅里叶红外光谱对吸附抗生素前后的微塑料进行了表征,得出了两种微塑料老化前后的变化;并探究了老化作用对微塑料吸附抗生素的影响。
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