塑料微管气辅挤出成型实验与机理分析

为了解决传统塑料微管挤出产生的挤出胀大、熔体破裂和挤出变形等问题,本工作采用内外双层气体辅助技术开展了塑料微管气辅挤出实验,并将其与传统挤出实验结果进行了对比。为了进一步揭示气辅技术可以消除传统挤出产生上述问题的机理,利用有限元方法对塑料微管气辅挤出和传统挤出进行了数值模拟和对比分析。实验结果表明,气辅技术不仅很好地克服了挤出胀大和挤出变形,而且使得挤出的塑料微管表面平整度、光泽度和透明度均有很大提高。数值结果表明,气辅技术较好地减小了熔体在口模流道内尤其是口模出口处的压力、剪切和法向应力差分布,使得塑料微管熔体在口模内的流动从黏着无滑移剪切流动转变为完全滑移无黏着流动,并且在口模出口处流速分布均匀且无突变和径向流速,从而较好地克服了塑料微管传统挤出方式产生的问题。

计算机模拟技术在塑料微管挤出成型过程中的应用

伴随着医学微创技术的发展,高价值医用塑料微管的应用范围越来越广泛,但微管挤出成型过程比较复杂,其参数调试不同于普通塑料制品。设计单因子变量实验,对塑料微管挤出成型工艺主要影响因素进行分析。基于流变学理论,提出不同温度条件下,熔体剪切速率和剪切应力的关系,并建立幂律流体流动模型。根据挤出口模的主要尺寸参数建立模头流道模型,通过仿真实验得出应根据流体速度和分布均匀性调整参数设计。最后对等温条件下熔体挤出膨胀和注气膨胀行为进行数值分析。

塑料微管配件研制与水力性能的测试研究

按水力学原理测得新研制的７种微管件的局部水头损失系数（Ｃ）值较同形状的大管件值大。将实测内任１～８ｍｍ微管资料计算的沿程阻力系数（λ）与雷诺数（Ｒｅ）．点在模迪（Ｌ·Ｆ·Ｍｏｏｄｙ）图中分析：平直铺放微管在Ｒｅ≤２３２０时，相关点拟合线在层流线以上；在２３２０＜Ｒｅ＜２５０００时，即过渡流可归并为光滑紊流计算［１］。绕曲微管水头损失虽然大于平直铺放微管，且可不分流态，进而给出可满足不同设计条件的经验公式。

海州湾小眼绿鳍鱼微塑料污染特征及潜在风险评估

随着海洋污染的日益加剧,微塑料的危害逐渐被人们关注,其不仅可以随洋流运动,还可以沿着食物链在生态系统中进行传递和累积。为探究海州湾渔业生物的微塑料污染特征,并对聚合物潜在风险进行评估,本研究对海州湾海域小眼绿鳍鱼(Chelidonichthys spinosus)体内的微塑料污染特征进行分析,并对其潜在风险进行了评估。研究显示,小眼绿鳍鱼的鳃部和胃肠道普遍存在微塑料,小眼绿鳍鱼体内微塑料平均丰度为(1.98±2.02)个/个体。微塑料尺寸主要集中在500μm以内,颜色以黑色为主,绝大多数为纤维状。在小眼绿鳍鱼鳃部和胃肠道共检测出8种聚合物类型,以聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为主。相关性分析表明,小眼绿鳍鱼胃肠道内的微塑料丰度与全长呈显著负相关关系(P<0.05),而鳃部微塑料丰度、总微塑料丰度与小眼绿鳍鱼全长、体质量、胃肠质量均无显著相关关系(P>0.05)。利用聚合物危害指数(PHI)进行风险评估表明,海州湾小眼绿鳍鱼聚合物危害总体上处于中低风险水平。

松花江哈尔滨段及阿什河不同环境介质中微塑料赋存特征

微塑料是一种新型污染物,国内外有众多微塑料在环境中赋存状况的研究。松花江流域是我国七大流域之一,流域内微塑料赋存特征研究仍然较少。研究表明,松花江哈尔滨段与阿什河环境介质中微塑料丰度相对高于国内其他研究地;白色透明纤维为微塑料的主要组成部分,在探究理化性质和微塑料赋存特征的相关关系中,并未发现相关性。本研究为进一步探究松花江流域内微塑料赋存特征等提供了信息,有利于进一步开展微塑料污染治理,实现淡水资源的可持续利用。

土壤中微塑料:类型、载体效应、迁移行为和潜在风险综述

微塑料(microplastics,MPs)作为一种新兴污染物,广泛存在于土壤中,并不断迁移转化,对土壤生态系统和生物多样性产生潜在风险。为了全面评估土壤MPs的环境风险,加强MPs污染的风险管控,讨论了土壤环境中MPs的类型,系统阐述了土壤MPs的载体效应和迁移行为,并从微生物、植物、动物以及人类四个方面综述了土壤MPs的潜在风险。土壤中MPs并不是单独存在的,MPs的潜在风险一方面来自其本身(颗粒和添加剂)的生物毒性,另一方面是其对共存污染物(有机污染物、重金属和致病菌等)的载体效应。在非生物(淋溶、重力)和生物等作用下,土壤中的MPs时刻都在经历着复杂的迁移过程,从而加剧了其对土壤生态系统的影响。由于粒径小,MPs很容易进入食物链并层层传递,从而对不同营养级生物的正常生理活动产生不利影响,包括影响土壤动植物的新陈代谢,生长,发育和繁殖。此外,MPs不仅在环境中存在,而且也在人体中被发现。MPs可通过饮食、呼吸或皮肤接触等途径进入人体,从而对人体可能产生一系列不良反应。虽然目前仍没有足够的证据证明MPs对人体的直接危害,但其潜在风险仍不容忽视。探讨了土壤MPs污染治理的策略,并对未来土壤微塑料污染的研究方向和重点进行了展望。研究将有助于加深人们对土壤微塑料污染的认识,并为更好地开展微塑料的毒理效应研究和风险评估提供科学线索和理论参考。

我国城市地表水中微塑料特征、生态风险及来源分析

近年来,城市地表水体中的微塑料污染引起了诸多关注。对我国城市地表水中微塑料的特征、生态风险及其来源进行综述的结果显示,受地理位置、环境条件、经济发展和垃圾管理能力的影响,我国城市地表水中微塑料的分布呈现出空间异质性,丰度为10.88~713500个/m^(3),以小于1 mm的小尺寸为主(66.8%),并普遍以纤维形式存在(51%)。以此为基础进行生态风险评估,其中微塑料污染负荷指数(L)评估结果为30%低风险,52%中到高风险,16%极高风险;化学毒性危险指数(H)评估结果为26%低风险,中、高风险均为36%;潜在生态风险指数(E_(r)^(i))评估结果均为低风险。微塑料的源汇分析表明,微塑料的来源受人类活动影响较大,生产生活过程均可能向环境释放微塑料。研究可为评估和管理城市地表水中的微塑料生态风险提供支撑。

生物炭对微塑料污染下普通白菜生长和土壤细菌群落结构的影响

采用盆栽试验,以四季小白菜为试材,研究了施用生物炭对不同微塑料类型(PP、PE、PVC)污染下普通白菜生长、土壤细菌群落结构和丰度的影响,并进行了功能预测分析。结果表明,微塑料污染对普通白菜鲜质量和叶片数有抑制作用,施用生物炭对微塑料污染下的普通白菜鲜质量、株高和根长均有促进作用。微塑料及其与生物炭共存处理显著增加了土壤细菌丰度,其中PER处理土壤细菌丰度最大;PE、PVC及其与生物炭共存处理均显著促进土壤细菌Chao1指数和ACE指数增加。在门水平上,放线菌门、变形菌门、绿弯菌门、厚壁菌门、酸杆菌门为优势类群;微塑料及其生物炭共存处理促进了放线菌门相对丰度的增加,抑制了变形菌门、酸杆菌门相对丰度。土壤p H以及有机碳、铵态氮、硝态氮、速效钾含量是土壤细菌群落结构变化的主要影响因素。PICRUSt分析表明,施用生物炭提高了微塑料污染下土壤新陈代谢、环境信息处理和有机系统等有益细菌代谢通路的相对丰度。综上,施用生物炭对微塑料污染下土壤微生物影响较大,但其影响程度因微塑料类型而异。

土壤微塑料影响植物生长的因素与机制研究进展

土壤中的微塑料可通过多种方式影响植物生长,并且其在植物体内积累会最终通过食物链进入人体,厘清微塑料对植物生长的影响及机制,有助于系统掌握其在土壤-植物体系中的环境行为。微塑料的赋存状态和理化特征均可影响其对植物的作用效果,本文从粒径、形状、浓度、种类、塑料添加剂和老化程度等方面,梳理了土壤微塑料影响植物生长的主要因素及作用机制,并对未来研究的重点内容提出展望,以期为进一步明晰微塑料对土壤生态系统的影响提供参考。

微塑料在黄河流域的污染现状与治理研究进展

我国是世界最大的塑料制品生产和消费国,而黄河流域人口密集,其水质安全极其重要。针对黄河流域水体中微塑料,通过调研大量黄河流域微塑料污染相关文献,从微塑料的来源特征、形状与粒径、空间与季节分布特征等方面系统归纳了黄河流域微塑料污染现状,结合不同地区人口密度、地理环境和季节变化进行深入分析,进一步对比了黄河流域和国内其他主要河流微塑料污染状况,结果表明:微塑料在黄河流域的丰度整体呈现西低东高的态势,黄河流域干流微塑料粒径大部分集中在200μm以下,黄河流域枯水期微塑料丰度大于丰水期的。此外,还系统阐述了微塑料的生物毒性及治理技术研究进展。

微塑料的化学老化过程及吸附有机污染物的研究进展

微塑料的环境行为和生态影响如今备受瞩目,环境中微塑料受光照、化学物质、机械力和生物等因素而老化,影响其环境行为和归趋.化学老化可以产生具有强氧化能力的活性氧引起自由基链式反应,导致微塑料物理化学性质发生显著改变,进而影响其对污染物的吸附性能.高级氧化过程是常见的化学老化方法,用于模拟和加速微塑料的自然老化.此外,微塑料作为载体吸附环境中的有机污染物是近年来研究的热点.本文阐述了化学老化过程中微塑料的表面形貌、粒径、含氧官能团和亲疏水性等物理化学性质的变化,总结了微塑料化学老化的方法(例如芬顿、过氧化氢、过硫酸盐、臭氧和光复合老化)及机制;同时综述了化学老化微塑料吸附疏水性有机污染物和亲水性有机污染物的研究现状,并结合吸附动力学和吸附热力学模型,进一步明确化学老化对微塑料吸附有机污染物的影响.最后,基于此对微塑料化学老化存在的问题和后续研究方向提供了展望.

长江流域微塑料生态风险综合评估

建立了涵盖长江流域43个城市、366个采样点的微塑料数据集来探究微塑料空间分布变化,并基于二维风险评估矩阵和蒙特卡洛模拟分别评估流域内部各采样点微塑料的绝对生态风险和流域整体微塑料的相对生态风险,进而确定了长江流域微塑料的优先控制地区和优先控制因子。结果表明:长江流域微塑料丰度平均值为(2.52±11.60)万个/m^(3),生产生活消费和船舶运输等人为因素、地形地势等自然因素可能是造成其分布不均的原因;长江流域各采样点所在城市微塑料的绝对生态风险指数范围为1~20,应重点关注鄱阳湖流域和太湖流域的微塑料生态风险;在相对生态风险评估中,流域内90.8%的微塑料污染负荷风险处于低风险等级,63.4%的聚合物危害风险处于高风险等级,65.5%的潜在生态风险处于低风险等级,微塑料丰度、聚氯乙烯和聚氨酯对生态风险的贡献较高。

微塑料和多种抗生素胁迫下土壤环境因子的响应特性

为了深入探究微塑料(microplastics,MPs)、抗生素胁迫下土壤环境因子产生的响应特性,以聚乙烯(polyethylene,PE)、四环素(tetracycline,TC)、环丙沙星(ciprofloxacin,CIP)为研究对象,通过单独、联合施用到土壤中4周后,开展了土壤的理化性质、酶活性、抗生素残留、抗生素抗性菌(antibiotics resistant bacteria,ARB)抗性、抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)、微生物群落的多样性等方面研究.结果显示,施用MPs与抗生素的容重比对照组分别增大了12.3%、16.9%、 21.8%.有机质含量由39.96g·kg^(-1)变化为53.21g·kg^(-1),与对照组相比分别增大了9.16%、12.39%、14.09%、18.47%、32.03%、33.16%、36.04%.阳离子交换量由对照组的44.36 cmol·kg^(-1)显著变化为62.45 cmol·kg^(-1),与对照组相比分别增大了24.06%、30.09%、33.97%、36.49%、47.14%、50.93%、56.1%.实验各组pH值在7.58—8.12之间变化.实验各组的过氧化氢酶含量分别为1.653、 1.559、1.421、1.486、1.376、1.545、1.524、1.453 IU·g^(-1);脲酶含量分别为89.56、78.32、64.65、66.79、57.27、72.31、 71.26、 61.56IU·g^(-1);蔗糖酶含量分别为158.69、 149.61、 134.56、 131.87、 123.65、 137.26、136.83、 126.34 IU·g^(-1). MPs-TC-CIP组的过氧化氢酶活性、脲酶活性、蔗糖酶活性分别下降12.1%、32.3%、26.7%. MPs-TC、MPs-CIP组与TC、CIP实验组相比,抗生素残留量有所降低,分别为187.1%、189.3%;MPs-TC-CIP实验组的抗生素残留则低于单一施用CIP、TC组,分别为182.6%、178.7%.筛选的TC抗性菌(TC resistant bacteria,TCRB)和CIP抗性菌(CIP resistant bacteria,CIPRB)的抗性增加2倍以上. MPs-TC-CIP组与对照组相比,tet W、tet O的相对丰度比值分别为1.82、1.78;qnr A、qnr S的相对丰度比值分别为1.68、1.71.各组中相对丰度较高菌群依次为变形菌(Proteobacteria),放线菌(Actinobacteria)、酸杆菌(Acidobacteria)、芽单胞菌(Gemmatimonadetes)、厚壁菌(Fimicutes).施用抗生素、MPs后Proteobacteria、Actinobacteria相对丰度增加、myxococcus相对丰度减少.研究结果表明,施用MPs能促进抗生素的富集;在共同胁迫下,对土壤理化特性和生物特性影响更为显著,进一步探明了MPs对抗生素残留、ARGs传播、微生物群落演化特征等潜在影响,以期为消减污染物的危害、构建综合智能修复体系提供依据.

中国农田土壤微塑料赋存特征研究进展及展望

【目的】梳理我国农田土壤生态环境系统中微塑料污染的赋存特征。【方法】基于W eb of Science和CNKI数据库检索了涉及我国农田土壤微塑料污染的相关文献,利用V OS-viewer软件进行关键词共现分析,并筛选出了符合农田土壤微塑料赋存特征(类型、丰度、粒径、颜色和形状)的文献进行分析。【结果】我国农田土壤中的微塑料类型有一定的相似性但也存在差异性,大部分省区的主要微塑料类型为聚乙烯(polyethylene,P E)和聚丙烯(polypropylene,P P);内蒙古、新疆、山东和广西农田土壤微塑料的平均丰度相对较大均超过了10000个/kg;农田土壤中的微塑料粒径范围主要集中在0~2 mm之间,如新疆和贵州农田土壤微塑料粒径在0~0.5 mm和0~0.1 mm之间的占比均超过了85%;微塑料颜色占比较高的为透明、白色、黑色、蓝色和黄色,微塑料形状占比较高的为纤维、薄膜、碎片和泡沫;最后,结合我国农田土壤微塑料的赋存特征对农田土壤微塑料污染的综合治理技术、管控措施及存在问题进行了剖析。【结论】开展农田土壤微塑料的赋存特征研究可为农田土壤微塑料污染防治和保障农产品质量安全提供一定的科学依据。

用于微塑料分离收集的智能沙滩垃圾处理机

为解决沙滩塑料垃圾处理中的微塑料分离收集问题,实现设备智能化,设计了一种智能沙滩垃圾处理机。这一垃圾处理机利用摄像头成像技术,结合Opencv算法,对塑料垃圾进行快速识别,利用超声传感器确定垃圾位置和距离,以单片机为主控,实现智能垃圾处理。沙子和垃圾混合物运送至垃圾处理机后,通过所设置的振筛机构实现中大型塑料垃圾与微塑料垃圾的分离。以海水为浮选液,利用密度差实现沙子和微塑料垃圾的分离。利用无轴螺旋机构,实现沙水分离。在测试的60min内,塑料垃圾识别正确率为93.6%,收集到微塑料垃圾315g。这一垃圾处理机低碳环保,占地面积小,质量轻,可用于沙滩垃圾清理,也可作为机械创新设计实践教学与培训的工具。

从“脾主运化”理论探讨微塑料在体内的运输和蓄积

微塑料作为新型污染物具有生物危害性,其体内过程尚未阐明。阐明微塑料在体内的运输、蓄积机制是认识其危害的前提和防治其危害的关键环节,但该机制目前尚不清楚。脂质借助载脂蛋白转运与“脾主运化”功能关系密切,作为与脂质具有相似性的微塑料是否也受脾功能调控有待阐明。通过阐明微塑料与载脂蛋白的关系探讨其运输机制,通过脾虚膏脂转输障碍时微塑料蓄积的时空特征探讨其蓄积机制,将有助于认识微塑料体内生理过程和蓄积条件,并深化现代知识背景下中医脾脏象理论新内涵。

微塑料及其复合污染对农作物生长影响的研究进展

微塑料作为一类新污染物,已被大量研究证实广泛存在于土壤环境中,并对农作物生长及生理性状产生了不良影响,进而威胁粮食安全、危害人类健康.微塑料对农作物生长发育的影响主要包括对农作物种子发芽、幼苗生长和生理指标的毒性效应以及对抗氧化系统的刺激作用.系统总结并梳理了微塑料及其复合污染对农作物生长发育的影响,归纳了微塑料不同性质对农作物产生的毒性效应机制,以期能为农田土壤微塑料污染的生态风险评估及治理防控提供理论依据与科学支撑.

长江-涨渡湖水系沉积物微塑料分布与赋存特征

探究微塑料在涨渡湖水系的分布和赋存特征,可为湖泊沉积物微塑料老化及生物毒性风险评估提供基础数据。在阻隔湖泊涨渡湖、七湖、陶家大湖、邻近长江干支流和连通水道设置11个采样点,通过采集表层沉积物,分析了长江-涨渡湖水系沉积物微塑料丰度、尺寸、形状和种类组成。结果显示,长江-涨渡湖水系所有采样点沉积物中均有微塑料存在,其干物质中微塑料平均丰度为2602.25 n/kg,其中涨渡湖的微塑料丰度最高,为5687.69 n/kg。微塑料尺寸主要分布在[20,50]μm,占微塑料总颗粒数的59.04%;尺寸大于100μm时,微塑料丰度随尺寸的增大而减小;薄膜状微塑料最多,占微塑料总颗粒数的56.06%;微塑料种类主要为聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、氟橡胶和氯化聚乙烯。研究结果有助于了解湖泊微塑料赋存现状及提升水生态环境质量。

辽宁地区农田土壤中微塑料丰度及其在团聚体中的分布特征

为了明确辽宁地区农田土壤微塑料污染情况,本研究以辽宁14个地区的农田土壤为研究对象,采用密度分离和氧化分解的方法,结合显微镜和红外光谱技术测定了土壤及各级团聚体中微塑料的丰度和分布特征。结果表明:辽宁地区农田土壤中微塑料丰度为3605个·kg^(-1),主要包括纤维状、颗粒状、块状和薄膜状4种形状,其中纤维状最多(42.11%),颗粒状和块状次之(29.10%和22.32%),薄膜状最少(6.47%)。纤维状微塑料的主要成分是尼龙,颗粒状微塑料的主要成分是聚对苯二甲酸乙二酯,块状和薄膜状微塑料的主要成分是聚乙烯。辽宁14个地区农田土壤中微塑料丰度及其形状组成各不相同,其中辽阳、朝阳、本溪、营口地区土壤中微塑料丰度显著高于其他地区。土壤中69.14%的微塑料以与团聚体结合的方式存在,尤其与小团聚体结合的最多,另外30.86%的微塑料以分散态存在。不同形状微塑料在团聚体中的分布也不同,纤维状和颗粒状微塑料主要存在于小团聚体中,薄膜状微塑料主要存在于大团聚体中,而块状微塑料在各级团聚体中的分布没有显著差异。研究表明,辽宁地区农田土壤中普遍存在微塑料污染,但是在空间上分布不均衡。土壤中微塑料主要是纤维,其成分是尼龙。土壤中的微塑料主要以与团聚体结合的方式存在,但是仍有一部分微塑料以分散态存在,在灌溉或降雨条件下存在向下淋失污染深层土壤和地下水的风险。

混凝沉淀工艺对微塑料的去除性能和机理研究

为考察混凝沉淀工艺对水中微塑料的去除性能,试验选取了亲水性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和疏水性的聚氯乙烯(PVC)为研究对象,通过混凝烧杯试验,探究了聚合氯化铝(PAC)、硫酸铝、硫酸铁3种混凝剂对微塑料的去除效果,考察了pH、原水浊度、粒径大小、塑料老化等因素对微塑料去除的影响并分析了其机理。结果表明,聚合氯化铝对PET和PVC的去除效果最好,在原水中微塑料初始浓度为1.61×10~4个/L时,最高去除率可分别达到52.59%和49.07%,电中和是水中微塑料去除的主导机制,pH=7.0时微塑料去除率为51.70%,原水浊度增加能够促进微塑料的去除效率,对于密度大于水的微塑料,粒径越大去除效果越好,混凝沉淀对老化微塑料的去除效果优于原始微塑料。