水產養殖出水中聚苯乙烯微塑料的表面特征研究

徐一盧，來嘉熙，錢宇琪，高山雪，陳蕾

（南京林業大學土木工程學院，江蘇南京 210037）

聚苯乙烯泡沫塑料廣泛應用于水產養殖，然而在長時間風力、水流、太陽輻射以及生物的作用下，塑料表面會發生老化，進而碎裂成更小粒徑的碎片，排放到水環境中。粒徑小于5 mm的塑料顆粒被定義為微塑料，普遍存在于全球各大海洋和淡水環境中，已成為全球關注的一類新興污染物。研究表明，微塑料能抑制生物生長、改變酶活性、增加生物的死亡率，并能在生物體內累積，通過食物鏈傳遞威脅到人類健康；同時，微塑料表面吸附了大量的有毒污染物，在一定條件下會釋放出來，對生物產生危害。然而，目前關于微塑料的毒性及吸附污染物的研究主要采用的是原始塑料顆粒，而環境中的塑料顆粒由于長時間的老化，表面特征會有很大的變化，對污染物的吸附性能與生物毒性也會與原始塑料顆粒有較大的差異。因此，采用傅里葉變換紅外光譜進行表征，研究水產養殖中使用的聚苯乙烯泡沫顆粒老化后的表面官能團特征。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

儀器：傅立葉變換紅外光譜儀（型號IR-360，購自美國Nicolet公司）。

試劑：過氧化氫（分析純，購自上海瓦蘭生物科技有限公司）、飽和氯化鈉溶液（1.2 g/cm3）、無水乙醇溶液（95%）、氯化亞鐵（為分析純，購自上海展云化工有限公司），超純水等。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品的采集與處理

泡沫球顆粒樣品采集自南通市如東縣一水產養殖場排放的出水，篩選出粒徑2～5 mm的顆粒；對照樣品是從當地商店購買的未使用過的泡沫塑料。將樣品置于1 L燒杯中，加入飽和NaCl溶液并用玻璃棒充分攪拌2～3 min，震蕩搖勻，密封靜置24 h后取上層液體，每個樣品重復浮選3～5次，將所收集的上層清液置于同一燒杯中。分離取出樣品后，將所有物質用30% H2O2沖洗至100 mL的小燒杯中，加入0.01 g FeCl2，立即密封置于60 ℃的水浴鍋中加熱72 h，去除樣品中的生物有機質。靜置24 h后，將燒杯中的液體過1 mm篩網過濾，將樣品風干，在培養皿中避光保存[1]。

1.2.2 樣品的紅外檢測

處理后的樣品自然風干后，將對照泡沫球塑料顆粒樣品和老化泡沫球塑料顆粒樣品分別采用衰減全反射傅立葉變換紅外光譜儀測定。

2 結果和討論

對照樣品和使用過的泡沫球塑料顆粒樣品的紅外光譜圖分別如圖1和圖2所示。與對照樣品相比，老化后的樣品在1 700 cm-1附近的吸收峰（C=O的特征吸收峰）增強，3 200 cm-1附近的吸收峰（-OH的特征吸收峰）也增強，說明老化泡沫球塑料表面的C=O和-OH的數量增多。此外，在500 cm-1附近出現了更多的雜峰，1 200 cm-1出現了強吸收峰，可能為C-O鍵等氧化官能團的吸收峰，推測為醚、脂肪族、芳香族等物質[3]。結果表明，泡沫球塑料表面在老化過程中被氧化或吸附了水中的有機污染物，如水產養殖常用的抗生素，這些均可能增加泡沫微塑料顆粒的生態風險。

圖1 對照樣品的紅外光譜圖

圖2 環境樣品的紅外光譜圖

3 結論

水產養殖常用的聚苯乙烯泡沫塑料在長時間的風力、水流、太陽輻射以及生物的作用下會發生老化、碎裂，形成微塑料并隨著養殖廢水的排放進入海洋。研究結果表明，在泡沫塑料球顆粒老化過程中，表面形成了大量的羰基、羥基、醚類等含氧基團，并吸附了水中的有機污染物。若不及時處理，其產生的有害物質便會通過生物進入人體，對人體和環境都造成很大的影響。因此，建議水產養殖過程中使用的泡沫塑料應在其老化碎裂之前及時更換、回收，以減少環境污染。