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。

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。

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。

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。

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。

鸡粪生物炭施用影响聚乳酸微塑料污染的酸性土壤质量

为研究生物炭对可生物降解塑料污染土壤理化性质的影响,以聚乳酸微塑料(PLA-MPs)为研究对象,开展半年的土壤培养实验,分析施用鸡粪生物炭对PLA-MPs污染的酸性土壤质量的影响。结果表明:PLA-MPs污染导致土壤pH升高,造成氮、磷、钾等养分流失,影响土壤碳周转;施用鸡粪生物炭使PLA-MPs污染的酸性土壤变成碱性,脲酶和转化酶活性有不同程度的上调,培养结束时,土壤有效磷和速效钾分别提高61.08%和6.10倍,无机氮锐减64.31%;PLA-MPs和生物炭协同作用下,土壤净全碳变化量与PLA-MPs污染土壤的净碳变化量呈极显著正相关。研究表明,生物炭的施用可减缓PLA-MPs污染造成的磷和钾养分流失,生物炭和PLA-MPs协同影响土壤全碳周转和氮转化。

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。

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。

高潜水位采煤沉陷区微塑料赋存特征及风险评估

为探明高潜水位采煤沉陷区微塑料污染赋存特征及其环境风险,选取安徽省淮南市春申湖、舜耕湿地公园两个典型采煤沉陷区为研究区域,采集了表层水体,底泥及周边农田土壤样品,采用体视显微镜、扫描电镜、红外光谱对微塑料尺寸、形状、颜色及丰度等赋存特征进行表征.结果表明:采集的样本中多为纤维微塑料和薄膜微塑料,类型主要以聚乙烯,聚丙烯为主,颜色以黄色和透明为主,粒径大多小于500μm.采煤沉陷区的地表水丰度范围为0.77~7.1pcs/L,沉积物微塑料的丰度范围为540~2800pcs/kg,周边农田土壤微塑料的丰度范围为380~2380pcs/kg.采用污染负荷指数(PLI)模型进行评估,地表水和农田土壤的风险评估都为于Ⅰ级,属于轻微污染,而沉积物中的微塑料风险评估为Ⅱ级,属于中度污染.

发泡聚苯乙烯微塑料中含锌添加剂的释放行为

为了探讨微塑料重金属添加剂在环境中的释放规律和影响因素,以未老化和紫外(UV)老化发泡聚苯乙烯(EPS)微塑料为研究对象,在3种模拟环境(淡水、海水和胃液)下,通过释放动力学、累积释放实验以及正交试验开展锌(Zn(Ⅱ))添加剂的释放行为研究.结果表明,UV老化的EPS微塑料Zn(Ⅱ)的释放能力要大于未老化的EPS微塑料,淡水、海水和胃液中UV老化的EPS微塑料Zn(Ⅱ)的平衡释放量分别为(29.45±4.38),(87.41±5.18)和(109.94±3.18)μg/g,而未老化的EPS微塑料Zn(Ⅱ)的平衡释放量分别为(20.90±0.46),(85.89±0.51)和(108.92±1.17)μg/g,这说明UV老化可以促进其Zn(Ⅱ)添加剂的释放,胃液和海水环境更有利于Zn(Ⅱ)的释放.EPS微塑料中含Zn(Ⅱ)添加剂的释放更符合伪二级动力学模型,表明Zn(Ⅱ)从塑料中的释放受界面反应和塑料表面的扩散控制.3种模拟环境下,通过多次更换浸提液EPS微塑料中的Zn(Ⅱ)几乎可以被完全释放.pH值、粒径和老化时间是EPS微塑料Zn(Ⅱ)添加剂释放的主要因素.

多场次模拟暴雨下3种草坪坡地微塑料迁移特征

[目的]探明降雨径流和水分入渗下的微塑料在坡地草坪内的迁移特征,为草坪截存微塑料估算及城市草坪选择提供依据。[方法]通过人工模拟多场暴雨,在径流小区上研究了3种坡地草坪微塑料的径流迁移和土内垂直迁移特征。[结果]绝大多数微塑料保留在草地内;微塑料迁移量随着径流的增加和消减阶段而相应变化,但径流稳定阶段微塑料迁移量呈波动式下降趋势;随着降雨场次的增加,微塑料迁移量及其波动显著降低;微塑料粒径减小其径流迁移量增大,但小于0.5 mm后微塑料迁移量无差异。微塑料向土内最大迁移深度集中在15 cm内;随着降雨场次增加,迁移深度无明显增加;迁移粒径主要是<0.25 mm的微塑料,但其10 cm以下迁移量不足0—5 cm的1%,0—5 cm土壤内微塑料在上坡位淋失,在下坡位富集。[结论]微塑料迁移与径流过程和水分入渗规律并不完全一致,且短期降雨引起的微塑料水平和垂直迁移比较少,白三叶草地微塑料的迁移量最少,黑麦草草地最多,狗牙根的水平迁移和垂直迁移量居中。

改良雨水生物滞留系统截留微塑料效果及影响因素探究

选取聚乙烯(PE,疏水)和聚苯乙烯乳胶微球(PS,亲水)两种使用广泛且在水环境中频繁检出的微塑料为代表,对基质为90%砂土+10%给水厂污泥的雨水生物滞留系统在不同水力停留时间、离子强度、pH值和阳离子类型条件下截留微塑料的效果进行了研究。结果表明,当进水中两种微塑料的丰度分别为5.0×10^(4),5.3×10^(4)个/L、HRT为10 min时,微塑料在改良雨水生物滞留系统中开始穿透及完全穿透时间较传统雨水生物滞留系统均明显后移。在改良雨水生物滞留系统中,HRT由10 min提升至30 min后,聚乙烯开始穿透从90 min(9 FVs)后移至360 min(12 FVs),聚苯乙烯乳胶微球开始穿透从40 min(4 FVs)后移至240 min(8 FVs);高离子强度时(50.0 mmol/L)系统对微塑料的截留能力更强;pH及阳离子类型对微塑料的截留效果无明显影响。

微塑料聚丙烯和镉联合作用对小鼠睾丸的毒性影响

目的 以微塑料聚丙烯(PP)和镉(Cd)为受试物,探讨微塑料和金属联合作用对雄性小鼠生殖损伤的影响,并从睾丸组织的氧化应激和炎性反应初步探讨其机制。方法 采用2×2析因设计,将32只雄性健康6周龄C57BL/6小鼠随机分为对照组(正常饲料及饮水)、PP组(饲料中添加1%PP)、Cd组(饮水中添加1 mL/L Cd)及PP+Cd组(饲料中添加1%PP+饮水中添加1mL/L Cd),饲养5周后,用WLJY-9000型精子质量检测系统检测各组小鼠精子质量,化学比色法检测睾丸组织SOD、GSH-Px活性及MDA含量,ELISA法睾丸组织IL-1β、IL-6和TNF-α的含量。结果 与对照组比较,PP组、Cd组和PP+Cd组小鼠精子数量和精子活力下降、总畸形率增加,睾丸组织氧化应激酶SOD和GSH-PX活性下降,应激产物MDA含量增加,炎性因子IL-1β、IL-6和TNF-α含量增高,各组间各指标均具有统计学意义(P<0.05);PP+Cd组各个指标水平介于PP组和Cd组之间,经2×2析因设计联合作用分析表明微塑料PP和Cd联合染毒后对小鼠睾丸毒性各个指标的影响均存在交互作用(P<0.05),表现为拮抗作用。结论 微塑料PP和Cd对雄性小鼠生殖具有损伤作用,其机制与睾丸组织氧化损伤及炎性反应有关;PP和Cd联合作用时PP可降低Cd的损伤效应。

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。

食品调料中微塑料的特征分析

为探索食品调料中微塑料的特征,本文对来自不同地区、采用不同原料加工的34个调料样品中微塑料的丰度、大小、形状和材质等进行研究。结果表明,供试调料样品中,微塑料的平均丰度为1.75个/100 g;微塑料的粒径均小于5 mm;纤维状材质的微塑料占比较大,其次是薄膜微塑料和颗粒状微塑料,占比分别为56%、35%和9%;微塑料的材质分别为人造纤维、聚乙烯、聚丙烯、聚酯纤维和烯烃类纤维。研究为食品调料品质提高和食品安全保障提供参考。

环境中的微塑料现象

本文对微塑料的界定历史及其在地球环境中的分布情况进行总结,大量资料显示:海洋、大气、土壤以及湖泊、河流、饮水环境中普遍存在微塑料的现象;微塑料的丰度随人迹密度增加而增大;国际各环境组织对微塑料现象非常重视,不同领域已制定限制措施。未来看,研究开发便捷的微塑料尺寸、丰度检测仪器;增大环境友好型塑料产能;深度数据化微塑料具体危害的生理病理学研究等必将会受到高度关注和巨大的经济投入。