研究背景：

塑料制品因其良好的材料性能和低成本而得到广泛应用。因此，全球每年消耗数吨塑料制品，到2025年可能达到约6亿吨。塑料在海洋和垃圾填埋场中积累，因为90%的塑料产品是一次性使用且不可回收，因此引发了全球环境危机。环境中的塑料可能通过物理化学或生物风化过程发生破碎和降解，从而形成较小的颗粒（微塑料或纳米塑料）。由于其尺寸小、比表面积高，微塑料可在各种污染物（表面）中积聚，例如多氯联苯、多环芳烃、重金属和有机氯农药。同时，海洋物种摄入微塑料和纳米塑料，这些塑料到达其循环系统。纳米塑料也可以穿透细胞壁，导致细胞应激和氧化损伤。迄今为止，只有少数研究评估了二次纳米塑料。

研究内容：

（1）各种可生物降解塑料和常规塑料在海水中降解过程中可能形成的二次微塑料和纳米塑料；（2）老化因素（紫外线辐射和机械力）对微塑料和纳米塑料形成的影响；（3）次级微塑料和TCS对日本血吸虫的联合毒性。所选材料包括三种类型的可生物降解塑料颗粒（聚己二酸丁二醇酯-共对苯甲酸酯（PBAT）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）和聚乳酸（PLA）），三种传统塑料颗粒（聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）和聚氯乙烯（PVC）），和两种消费塑料（PBAT淀粉PLA生物可降解袋（“PBAT/PLA袋”）和n d PE常规袋）。这些可生物降解和传统塑料代表了工业中广泛使用的聚合物。本研究可以深入了解生物降解塑料的非生物降解过程，并提高对生物降解塑料相关风险的认识，尤其是次级微塑料和纳米塑料。

主要研究结果：

1.塑性类型对二次粒子形成的影响

对于所有塑料材料，二次微塑料的形成随着时间的推移而增加（图1a）。

二次微塑料的形状如图1b所示。二次微塑料的形状根据图像J确定的圆度进行分类：纤维（圆度：0.0–0.3 mm）、碎片（圆度：0.3–0.6 mm）和颗粒（圆度：0.6–1.0 mm）。在所有塑料材料的二次微塑料中检测到纤维、碎片和颗粒。大多数次级微塑料是颗粒。

尺寸是决定微塑料和污染物之间相互作用的关键参数。在此，使用荧光显微镜分析了二次微塑料的尺寸分布（1–5000μm）。大多数二次微塑料的粒径范围为1至100μm，尤其是1至50μm（图1c）。此外，只有少数二次微塑料的粒径在300到5000μm之间（图1c）

图1

2.老化因素对二次微塑料和纳米塑料形成的影响

在5天的老化期后，条件I中用于PBAT、PBS、PLA、PE、PS和PVC颗粒的二次微塑料的数量显著增加（图2a）。在这两种老化条件下，还检测到所有塑料材料的纤维、碎片和颗粒（图2b）。此外，所有塑料类型的二次微塑料在两种老化条件下的尺寸主要为1-100μm，只有少数尺寸在300到5000μm之间（图2c）。使用SEM对纳米塑料进行表征，以验证其生成（图3）。在所有塑料中检测到二次纳米塑料。由于难以检测纳米塑料，因此未分析次级纳米塑料的丰度。二次纳米塑料主要是颗粒和碎片。在条件I下为所选SEM显微照片（图4）生成的二次纳米塑料的平均粒径为31.60±9.99 nm（PBAT）、97.14±11.89 nm（PBS）、97.89±21.35 nm（PLA）、226.03±43.64 nm（PE）、163.74±48.16 nm（PS）、308.02±61.08 nm（PVC）、73.11±10.01 nm（PBAT/PLA袋）和43.37±9.32 nm（PE袋）。此外，条件II下的平均粒径为161.96±65.10 nm（PBAT）、48.80±12.43 nm（PBS）、69.05±8.55 nm（PLA）、40.27±11.22 nm（PE）、59.42±18.65 nm（PS）、37.45±15.18 nm（PVC）、904.28±76.94 nm（PBAT/PLA袋）和500.95±141.21 nm（PE袋）。

图2

图3

图4

3.次级微塑料、TCS及其混合物对日本血吸虫的影响

评估了次级微塑料、TCS及其混合物对日本血吸虫的急性毒性（图5a）。

二次PBAT/PLA和PE微塑料（20和500 mg/L）不影响日本血吸虫的存活（图5b）。

两种塑料和TCS混合物的二次微塑料的死亡率结果表明，TCS的毒性没有变化（图5c）。

TCS与二级PBAT/PLA或PE微塑料之间的吸附较弱，这可能导致TCS的毒性不变（图5d）。

图5

研究结论：

本研究评估了塑料，尤其是生物降解塑料在风化和降解过程中形成的微塑料和纳米塑料。对于所有塑料而言，二次微塑料的形成随时间而增加。可生物降解PBS和聚乳酸颗粒产生的二次微塑料相对较多。所有塑料类型的二次微塑料的粒径主要为1-50μm。初级颗粒更可能通过机械降解而不是光氧化降解为微塑料。相比之下，PBAT/PLA和PE袋通过光氧化比机械降解更有可能降解为微塑料。这些结果表明，聚合物厚度对降解模式和速率起着关键作用。二次PBAT/PLA和PE微塑料不影响日本血吸虫的存活和TCS的毒性。总的来说，与传统塑料相关的大多数问题也与生物降解塑料相关。本研究强调，应在未来的研究中评估生物降解塑料，尤其是二次微塑料和纳米塑料的风险评估。

参考文献：

Micro- and nanoplastics released from biodegradable and conventional plastics during degradation: Formation, aging factors, and toxicity

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135422000318?via%3Dihub