从河流到湖泊，从大江到海洋，有着“白色污染”之称的塑料垃圾对人们的生活环境造成了严重的污染，而微纳尺度的塑料作为一种新兴的污染物更是对环境和人体健康具有潜在的危险性。

什么是纳米微塑料？

2004年Science杂志上报道海洋水体和沉积物中的塑料碎片问题，首次提出微塑料(microplastics，MPs)的概念。

MPs通常指粒径<5mm的塑料颗粒、碎片或者纤维。

作为水环境中普遍存在的一类新污染物，MPs因粒径小、难降解等特点，其生态环境危害和健康风险备受关注。

2022年5月我国国务院办公厅印发《新污染物治理行动方案》中明确指出微塑料是当前危害生态系统和人体健康的四大新污染物之一。

已有多项研究证实，水体环境中MPs可被多种水生生物(鱼类、浮游动物、浮游植物、贝类等)摄取进入体内，进而诱发一系列的直接毒性效应，包括生长抑制、炎症反应、能量耗竭、代谢紊乱及肝 脏毒性等。

鉴于实际环境中MPs的多样性、持久性及可迁移性，MPs(特别是环境相关浓度)的环境生物效应仍需进一步探究。

多数研究表明，MPs在低浓度、短时间内暴露对水生生物无显著毒性效应，相比于高浓度MPs的直接毒性研究，其对共存污染物的影响更受关注。

微塑料正以迅雷不及掩耳之势蚕食着我们的水生环境

人类当前的历史时期被称为塑料时代，塑料的材料特性，特别是耐用、轻便和耐腐蚀性，使塑料得到广泛应用，塑料产量逐年递增。塑料工业从1950年开始发展，2018年全球塑料产量达到3.6亿吨。塑料给人们生活带来了极大便利，但由于其大量消耗、快速废弃，加上不易降解，和塑料垃圾的收集和回收处理不当，导致陆地上大量的废弃塑料污染山川河流，导致"白色污染”。不仅地表河流、海洋同样是塑料污染的重灾区。据统计，每年有超过800万吨塑料被遗弃在海洋，占海洋垃圾的80%，严重威胁海洋生态系统。这些塑料垃圾时间日久会形成无数的微塑料颗粒。

微塑料的痕迹遍布世界上的各个角落。微塑料通常存在于表层河流、海水、海床、河湖沉积物和海滩。最近甚至最偏远的极地冰川和深海沉积物中发现微塑料的踪迹。可以说，微塑料已经遍布了整个水环境。大块塑料碎片可以通过打捞等途径从水环境中部分清除回收，微塑料由于其较小的尺寸，几乎无法从环境基质中清除。因此，与"白色污染"塑料相比，微塑料对水生环境的危害程度更深、更严重，存在更高的生态风险。

面对这些潜在威胁，开发出高效去除水环境中微纳塑料的技术迫在眉睫。广西科学院生态环境研究所环境新型污染物综合治理与生态修复创新团队李婉赫研究实习员、黄慨研究员、王俊教授等开发了一种新型磁性材料，可对水环境中的微纳塑料进行快速去除，该项研究成果近日发表在国际期刊《整体环境科学》上。

“团队开发的这种新型磁性材料主要针对安全饮水领域，尤其是纳米级塑料颗粒的处理。”黄慨说。

新型磁性材料具有亲水和疏水特性

“塑料颗粒纳米化后，其在水体中的分散作用更强，疏水性变弱，常规的吸附材料难以在水体中有效地吸附纳米级塑料颗粒。”黄慨说。

为此，团队设计并研制了一种具亲水和疏水特性的双亲性吸附材料，该材料既能在水体自由分散又能寻找并吸附塑料微粒，从而实现高效去除和实现生态环境修复的目标。

李婉赫介绍，双亲性磁性材料是一种具有化学不对称性的磁性粒子，其表面具有两种或两种以上性质相反的化合物。这种不对称赋予了粒子独特的特性，使材料表面同时具备亲水/疏水、极性/非极性等特点。

“团队开发的这种新型双亲性磁性材料，以磁性微球为原料，通过皮克林乳液定向控制和磷酸基高分子定向表面修饰，得到的一种单侧花状结构的双亲性磁性粒子。这种粒子具有适宜的电动电势（Zeta电位）和接触角，亲水侧有利于在水环境中充分分散与其他粒子接触，疏水侧则表现出较强的吸附带负电荷塑料粒子的能力。在磁场中，这种双亲性磁性粒子能够实现快速分离，从而完成对水环境中微米级/纳米级塑料微粒的富集与分离。”李婉赫说。

未来能广泛应用于水环境中的吸附治理

与其他吸附材料相比，此次合成的这种新型磁性材料用于吸附微纳塑料有何优势？

“这种新型磁性材料的优势在于对低浓度高度纳米化的微纳塑料具有更显著的吸附能力，亲水侧有利于充分分散接触，疏水侧有利于吸附目标物，在磁场作用下能快速聚集分离。目前从吸附动力学和热力学研究上看，它吸附聚苯乙烯（PS）微粒的吸附速率为每分钟0.759，吸附容量达到每克能吸附2.72克聚苯乙烯微粒，而它吸附聚乙烯（PE）微粒的吸附速率为每分钟0.539，吸附容量达到每克吸附2.42克聚乙烯微粒，这些吸附能力数据比非双亲性吸附材料都要高，因此它在处理聚苯乙烯和聚乙烯两种微纳塑料方面具有更强的竞争优势。”李婉赫说。

作为该团队的最新研究成果，该新型双亲性磁性材料在许多领域具有实用价值。

“我们开发的新型双亲性磁性材料，不仅可以应用于水环境中微纳塑料颗粒的吸附治理，未来也能应用于水环境中抗生素和其他永久性有机污染物的吸附治理，团队正逐步对相关应用领域开展研究工作。”黄慨说。

该团队经过研究还发现，此次研究开发的新型吸附材料，对聚苯乙烯和聚乙烯两类带负电荷塑料微粒表现出强的吸附效果，而对于其他带正电荷塑料微粒的吸附效果不明显，比如吸附带正电荷（MR）的能力就很弱。

“相关的甄别研究工作是下一步研究的重点。”黄慨表示，未来，团队将会设计强化亲水侧作用的吸附材料，同时完善材料甄别更多目标物的吸附能力，掌握更丰富的吸附数据，构建各类型塑料微粒的吸附数据库。同时团队与自来水厂合作开展集成设计去除塑料微粒的装置模块，为今后大规模工程化应用研究提供基础数据。