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纤维微塑料的研究现状及其削减策略

2021-06-30周大旺杨建平王华平

纺织学报 2021年6期
关键词:织物纺织品塑料

周大旺, 乌 婧, 杨建平, 陈 烨, 吉 鹏, 王华平,

(1. 东华大学 材料科学与工程学院, 上海 201620; 2. 东华大学 纤维改性材料国家重点实验室, 上海 201620;3. 东华大学 纺织产业关键技术协同创新中心, 上海 201620)

自20世纪初酚醛树脂问世以来,塑料制品已深入到社会的每个角落,从工业生产到衣食住行,塑料制品无处不在[1-2]。塑料是以有机小分子单体通过聚合反应制备成合成高分子为原料,在一定温度和压力下,辅以一定种类的添加剂,经塑化成型而得[3]。由于塑料具有优异的耐久性和成型性,兼具质量轻,价格低廉等优点[4-6]而被广泛地应用于农业、建筑业、航空航天业等多个领域。据统计,全球塑料制品的年产量已从最初(1950年)的1.5×107t增至2016年的3.35×109t[7]。随着全球人口持续增长,对塑料制品的需求日益增加。然而,塑料在给人们生活带来便利的同时,也产生了一系列环境污染问题。截止到2015年,全球已形成约6.3×1010t塑料垃圾,其中仅有9%得以回收利用,其余12%被焚烧,79%被垃圾处理厂填埋或随意丢弃至自然环境[8]。预计到2040年,即使立即采取相关控制措施,仍会有约7.1×109t的塑料废弃物被排放至水生[9-11]和陆地生态系统[12-14],将对人类赖以生存的自然环境构成巨大威胁。

除暴露在水体或陆地中的大块塑料碎片外,近年来,微塑料污染问题已经引起科学界和社会民众的广泛关注[15-16]。甚至有研究表明,目前微塑料的丰度已经超过了大块塑料碎片[17-18]。2004年,Thompson等首次提出“微塑料”的概念,并将微塑料定义为直径小于5 mm的微小型塑料颗粒或碎片[19],其更被形象地比作海洋中的PM2.5[20]。相比于大块塑料垃圾,微塑料比表面积更大,这就使得其对环境中的重金属盐、持久性有机污染物具有更强的吸附能力,进一步加重其毒害作用[21-22],被生物体摄食进而通过食物链的传递及富集作用威胁各营养级健康[23-24]。微塑料对生态环境及各物种的危害难以估量。

根据来源不同,微塑料分为初生微塑料及次生微塑料[25-26]。初生微塑料是指人为生产的塑料颗粒,初始尺寸小于5 mm。如:洗面奶、牙膏等个人护理用品中的塑料微珠[27-28]。而次生微塑料则是指大块塑料废弃物经环境因素作用造成分裂和体积减小所形成的尺寸小于5 mm的塑料碎片[29-30]。上述环境因素包括物理、化学以及生物过程,如光照引发的氧化崩解及微生物的侵蚀作用均会使大块塑料碎片化[31]。根据形状不同,微塑料主要可分为纤维型、颗粒型、薄膜型、碎片型、泡沫型等[32]。在很多污水处理厂[33]及环境[34]中,研究人员发现纤维微塑料占据微塑料总体比重最高[35-36]。例如,Mason 等通过对美国17个不同地方废水处理设施抽取90个水样经分析后发现,每个设施平均每天会释放超过400万颗微塑料,其中60%为服装和其他织物的纤维,34%为塑料微珠,6%为薄膜和泡沫[37]。但目前对于纤维微塑料的研究很少,其为微塑料的一种重要形态尚未引起研究人员和社会的足够重视。

纤维新材料是未来全球制造业发展的热点领域之一,也是我国纺织化纤行业实现转型升级及可持续发展的重大机遇[38-40]。从产量方面看,2017年全球化纤行业总产量为7.16×108t。中国大陆占比高达68%,我国是纺织第一大国的地位毋庸置疑。与锦纶、丙纶、腈纶相比,我国聚酯纤维产量(主要是涤纶)持续提升,占据纤维总产量的75%,是最大的化纤品种。目前,我国纺织化纤行业的蓬勃与可持续发展,面临较为严峻的生态挑战。除解决纺织印染废水造成的环境危害外,纤维微塑料这一新兴污染物的出现也成为纺织化纤行业所面临的又一挑战。本文将以纤维微塑料为主题,系统介绍纤维微塑料的主要来源,揭示纤维微塑料从织物表面脱落的影响因素;同时,概述纤维微塑料产生生态危害的原因及作用对象;并进一步归纳整理现阶段针对纤维微塑料污染问题的削减策略;最后对纤维微塑料甚至是微塑料研究领域存在的问题提出相关建议。全文的主要宗旨在于阐明目前纤维微塑料的发展现状,并为纤维微塑料削减策略及提升纺织化纤行业绿色生产提出建议。

1 纤维微塑料的概念及研究现状

自2004年Thompson等首次提出微塑料的概念以来,微塑料研究领域发展迅速。通过对近十多年来微塑料文献进行分析发现,此领域的文献总数呈逐年增加的趋势,研究内容主要包括微塑料的检测分析方法、地域分布、生态危害、迁移方式等[41]。以纤维微塑料为主体研究对象的报道较少,表明其尚未得到科学界足够重视。针对纤维微塑料的研究,诸多方面存在空白。

为阐明“纤维微塑料”的概念,首先需要与微纤维进行区分。微纤维在纺织化纤行业存在明确的定义,即线密度小于1 dtex,直径为3~10 μm的纤维,具有应用价值,多用于桌布、窗帘、运动服等纺织品中[39],可在纺织品的生产、使用和洗涤等过程中脱离,以纤维长度小于5 mm的状态进入环境转变为纤维微塑料[39-40]。而纤维微塑料是微塑料的一种重要存在形态,属于环境污染物范畴。由于纤维微塑料具有高长径比的特点,直径大都为微米级至亚微米级,甚至纳米级,Thompson等在微塑料概念中所提及的5 mm尺寸边界,并不能全面、准确地概括此种微塑料的特点,因此,纤维微塑料主要指颗粒尺寸小于5 mm且具有高长径比的纤维状塑料碎片。鉴于我国是纺织大国,在全球纺织品及纤维加工产业链中具有举足轻重的地位,研究纤维微塑料有助于推动我国纺织化纤行业健康可持续发展。

2 纤维微塑料的主要产生原因

为针对性提出不同来源纤维微塑料的削减手段和策略,需要厘清纤维微塑料的主要来源。

1)目前普遍认为,纺织品服役过程中的物理磨损和洗涤维护过程是产生纤维微塑料的重要原因。可以说每个人都是纤维微塑料的制造者。洗衣机的工作原理主要是利用其内部产生的排渗、冲刷等机械作用辅以洗涤剂的润湿和分散,使污垢脱离衣物进而达到清洁的目的[40]。在整个洗涤过程中,由于织物在机桶内不断翻滚、摩擦和搅动,极大地增加纤维微塑料形成的可能[40]。根据世界自然保护联盟(IUCN)的调查显示,纺织品洗涤过程中纤维微塑料释放量约占进入到海洋环境中初生微塑料总量的35%[42]。具体来说,单件衣服每洗1次就会掉落超过1 900颗纤维微塑料,同时排出的废水中每升则含有约100颗纤维微塑料[43-45]。

目前,纺织品洗涤过程是纤维微塑料的主要成因已经被广泛报道[46-47],纤维微塑料在多种环境样本中存在的例子已屡见不鲜。Gonzalez-Pleite等通过对斯巴瓦尔群岛北极淡水湖中沉积物的研究发现了微塑料的存在,其中纤维微塑料约占微塑料样本总数的90%。进一步通过拉曼光谱及同步辐射傅里叶变换红外光谱确定大部分纤维微塑料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维[48]。Naji等在霍尔木兹海峡(伊朗)沿途选择了5个具有不同工业化程度和城市化水平的采样站,通过流化/浮选方法收集沉积物中的微塑料。结果表明,微塑料的丰度与人为活动水平呈正相关,其中纤维微塑料占比高达83%,主要由聚乙烯(PE)、聚酰胺、PET等聚合物组成,而薄膜型和碎片型各占微塑料总数的11%和6%[49]。

除服装以外,一些工程用纺织品,主要是土工、建筑等用途涉及到的产业用纺织品也是环境中纤维微塑料的一个不可忽视的来源。这些产品在服役过程中,受到土壤、微生物和环境酸碱条件的影响,也会释放出大量纤维微塑料。

2)纤维微塑料的产生也与大量废旧纺织品的末端处置有关。纺织品固废如果未能得到严格合理的处置,一旦流入自然介质中,则会在自然环境因素下逐渐崩解碎片化,形成纤维微塑料或者其他不规则形状微塑料。

3)城市废水处理系统是纤维微塑料向环境迁移的重要环节。纺织品家用洗涤污水与城市废水一同进入城市污水处理厂。尽管城市废水处理厂采用多级过滤手段可以去除大部分固体污染物,但尺度特别低的微塑料仍然难以通过现有装置完全截留,会造成纤维微塑料向自然环境迁移。Xu等以一家典型的纺织工业污水处理厂(日处理废水30 000 t)为样本,研究发现纤维微塑料的进水浓度为(334.1±24.3) 颗/L,纤维微塑料出水浓度为(16.3±1.2) 颗/L,有效去除率为95.1%[50],因此,还存在一定量未被滤除的纤维微塑料随水流进入环境。Li等从中国11个省份的28个污水处理厂收集了79个污泥样本,其中微塑料平均含量为(22.7±12.1)×103颗/kg,纤维微塑料占比为63%[51]。由于废水处理后剩余的污泥可作为肥料用于农业生产,所以残留在污泥中的纤维微塑料会被引入陆地生态系统进而造成污染[52]。

4)除上述常态化微塑料的产生机制外,社会公共应急事件的发生也是造成纤维微塑料快速产生的重要原因。目前全世界都面临新冠疫情(Covid-19)的威胁,医用卫生品尤其是口罩的消耗量日益增多。据世界卫生组织估计,每月大约需要8.9×108个医用口罩来应对新冠疫情[53]。而这些一次性口罩产量及消耗量的增加将不可避免地导致纤维微塑料的大量产生[53],因此,如何在防护新冠疫情、保证人们健康的同时,最大限度地减少纤维微塑料的产生是现下科学界的当务之急。

综上所述,纺织品的洗涤过程与人类日常活动关系最为紧密,对环境纤维微塑料的产生和全球快速扩散起到了至关重要的作用,是造成纤维微塑料无序分布和传播的重要因素。下面将重点围绕纺织品洗涤过程中影响纤维微塑料产生的因素展开讨论。

3 纤维微塑料脱落的影响因素

由于纺织品在洗涤过程中会受到洗衣机机械作用及洗涤剂等清洗剂化学作用的影响,使得织物的纤维结构遭到一定程度的破坏,并最终导致纤维微塑料从纺织品上大量脱落[54-55]。在此过程中,影响纤维微塑料从织物表面脱落的因素大体可分为2种,即洗涤参数和纺织品参数。

3.1 洗涤参数的影响

Yang等[56]研究了不同洗涤条件下聚酯织物纤维微塑料的释放情况,结果发现随着洗涤温度的升高,纤维微塑料的释放量逐渐增大,30 ℃时,纤维微塑料释放量为(788±402)颗/m2织物,而60 ℃时则为(13 960±2 406) 颗/m2织物,释放量提高约17倍。由此看来,虽然高温洗涤有利于避免洗涤时纺织品表面生物膜的形成,提高了洗涤效果[55,57],但过高温度也会使织物结构遭到严重破坏且纤维微塑料释放量增加。洗涤剂的使用也会使纤维微塑料释放量出现明显提高((18 859±908)>(13 960±2 406)颗/m2织物)。洗衣机的种类方面,相较于滚筒式洗衣机,压板式洗衣机会产生更多的纤维微塑料((21 362±1 775)>(713 960±2 406)颗/m2织物)。同样,Hartline等也提出顶载式洗衣机纤维微塑料的释放量约是前载式洗衣机的7倍[58]。Kelly等发现洗涤时的用水量、洗衣机转速也是影响纤维微塑料释放量的重要因素。具体来说,用水量为600 mL 时释放量为(95.09±5.40) mg/kg,300 mL时则为(62.68±3.33) mg/kg,纤维微塑料释放量明显增加;洗衣机转速为200 r/min时纤维微塑料释放量也比100 r/min((62.68±3.33) mg/kg>(53.84±5.09) mg/kg)更高[59]。Pirc等的研究表明,织物在甩干过程中纤维微塑料的释放量约高出洗涤过程3.5倍之多[60]。因此,洗涤温度、洗涤剂的使用、洗衣机类型、用水量、洗衣机转速、甩干过程等洗涤参数都会极大地影响纤维微塑料从织物表面的脱落。除此之外,洗涤时间、洗衣机负载量、洗涤剂、柔顺剂等化学用品的种类和用量等其他洗涤参数仍需进一步研究。

3.2 纺织品参数的影响

1)纺织品基体化学成分。Cesa等以棉纤维、丙烯酸纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维为原料的4种织物为研究对象,探索了在相同洗涤条件下纤维微塑料释放量与纺织品种类的关系。结果表明,棉纤维织物释放量最大,为(285.65±1.20) mg,而丙烯酸纤维织物为(267.90±56.43) mg,聚酯纤维织物为(112.35±4.31) mg,聚酰胺纤维织物为(131.00±15.56)mg[49]。此外,Napper等发现棉纤维(35%)与聚酯纤维(65%)混纺的纺织品相较于纯聚酯(496 030颗/(6 kg) 织物)和纯丙烯酸纤维(728 789颗/(6 kg)织物)纺织品洗涤时纤维微塑料释放量最少,为137 951颗/(6 kg)织物[61]。这是因为纯棉纤维的拉伸强度较差,在洗涤时会释放出更多的纤维微塑料,但与聚酯纤维混纺后,其可作为锚定剂,将棉纤维固定在织物中,从而抑制纤维微塑料产生[55]。

2)纺织品编制结构。有学者对4种不同类型的聚酯纤维衣物进行了洗涤实验发现,具有紧凑编织结构且由高捻度的连续长丝制成的衣物相较于针织、低捻度短纤维制成的结构宽松衣物其纤维微塑料的释放量更少[42]。

3)纤维的切割方式。纤维的切割方式不同,织物洗涤时纤维微塑料的释放量也存在较大差异,例如剪切切割织物的释放量比激光切割高3~21倍[62]。

4)纺织品新旧程度。Hartline等也对未穿着和受机械磨损的夹克进行对比洗涤实验,结果表明,受机械磨损夹克的纤维微塑料释放量超过未穿着夹克0.3%[58]。

5)纺织品参数。纤维的种类、织物结构、纱线捻度、织物类型等都对纤维微塑料释放量存在较大影响。

随着全球人口增长以及化纤产量和使用量急剧增加,在现有洗涤方式不变的情况下,由纺织品洗涤过程引起的纤维微塑料大量产生与排放的势头必将进一步加剧。为能够提出更为有效的纤维微塑料削减策略,充分了解影响纤维微塑料从织物表面脱落的因素十分必要。无论是洗涤参数还是纺织品本身的参数都是纤维微塑料从织物表面脱落的重要影响因素。因此,其对在源头上发展纤维微塑料的削减策略,从而避免纤维微塑料的产生具有非常重要的现实意义。

4 纤维微塑料的危害

纤维微塑料是微塑料的一种重要存在形式。总体而言,包括纤维微塑料在内的微塑料污染物的危害主要体现在3个方面。

1)化纤及其他塑料制品分子量高,物理化学性质稳定,难以被微生物系统消化代谢,这就使得其在环境中几十甚至上百年都不会完全降解[63-64]。在被生物体摄食后可能会对其器官产生物理伤害,破坏免疫系统功能,进而危害生物的生长和繁殖。

2)无论是天然纤维还是合成纤维制成的纺织品,为提高纺织品的使用性能和美观性以满足消费者需求,在生产时不可避免地会加入催化剂及染料、热稳定剂等多种添加剂。其他塑料制品也存在类似情况。这些添加剂大都为低至中等分子量的有机化合物或者重金属无机物,具有较高生物毒性。当纺织品暴露于自然环境中形成纤维微塑料时,随着上述化学物质的逐步释放,会影响生物体生命安全[65-66]。

3)与大块塑料垃圾相比,纤维微塑料比表面积更大,对环境中存在的持久性有机污染物、重金属盐等具有较强的吸附能力。一方面,纤维微塑料会成为这些污染物的“坐骑”,在环境因素如风、洋流等作用下,在各个生态系统中迁移,扩大了污染物的作用范围。另一方面,纤维微塑料通过吸附其他污染物会形成有毒的复合物,兼具多种污染物的毒性,因而毒害作用被进一步加大,一旦进入食物链,后果将不堪设想[21-22]。

纤维微塑料分布广泛。包括海洋[67]、淡水[68]、陆地[69]、大气[70],甚至南北两极[71]均已发现了纤维微塑料的存在,不仅会造成环境介质的劣化,还会对动物、植物和人类产生不同程度的危害。Zhang等[72]发现随着聚酯纤维微塑料的加入,土壤中孔径大于30 μm小孔的孔容出现显著增加,反之则减少。孔容的增加可能产生大量水分流动通道,提高水分的蒸发速率,进而造成土壤中水分短缺,致使土壤大面积干裂退化,影响作物生长[73]。Boots等发现纤维微塑料不但抑制黑麦草种子发芽,还导致其生物质含量大幅度减少,影响其正常生长[74]。Chisada等探索了青鳉鱼的生长情况与聚乙烯基纤维微塑料浓度之间的关系。在低浓度纤维微塑料(0.065 mg/L)下,青鳉鱼的生长速度无明显变化,但鱼卵数量和孵化率降低;而高浓度(0.65 mg/L)下,青鳉鱼的生长速度、鱼卵数量和孵化率均出现显著降低。上述研究结果表明,纤维微塑料具有生长抑制和生殖毒性作用,并可能与纤维微塑料在消化道内长时间停留产生的有毒有害物质有关[75]。自然界中几乎所有生物体都面临纤维微塑料的威胁,人类也不例外。尽管目前还没有具体报道关于纤维微塑料对人类会产生何种影响、影响程度及毒性机制,但已有大量研究表明,纤维微塑料可被多种水生动物摄食,如贻贝[76]、虾[77]、蟹[78]等。由于人类处在食物链的顶端,通过食物链的传递及富集作用,不但纤维微塑料有进入人体的可能,而且其毒性会更强。

目前,关于纤维微塑料危害方面的研究较少,绝大部分研究集中在探索微塑料的生态毒性效应,一般会将纤维微塑料的危害与微塑料等同。需要明确的是,虽然纤维微塑料是微塑料的一种重要存在形态,但在某些方面仍存在较大差异。例如,纤维微塑料内部组成,如添加剂种类,可能与其他形式微塑料有明显区别。添加剂种类各异将会导致不同的生态毒性效应,因而不能进行简单的等同处理。此外,纤维微塑料具有高长径比,在被生物体摄食后可能与体内器官发生缠结,相比于其他形式微塑料更不容易被排出体外,故而危害作用更大。总之,纤维微塑料的危害不容忽视,其生态毒性效应可能更复杂,迫切需要提出相关削减策略以抑制纤维微塑料日益严重的污染趋势。

5 纤维微塑料的削减策略

塑料固废的处理是目前全球面临的重大难题,随着世界纤维产量及使用量的不断增加,纺织品固废处理是重中之重。不仅对于中国这样的纺织大国,包括发达国家在内,目前并没有针对纺织品固废的有效处理和资源化利用系统。与玻璃、纸张和金属等城市固废相比,纺织品固废的处理尤为困难。现今对纺织品固废的处理方式主要以焚烧和填埋为主。焚烧是一种能够快速且大量处理纺织品垃圾的方法,但处理过程中会释放出大量二氧化碳,加重温室效应。填埋不仅占用土壤资源,而且降解效率低,处理速度远低于纺织品垃圾的产生速度。类似地,纺织品在填埋降解过程中也会逐步释放出各种染化料小分子添加剂,以及化纤降解中间体,从而导致土壤质量退化,影响植物生长。现有纺织品垃圾处理方式弊端较为明显,难以完全无害化,且回收资源化再利用更困难。如何高效、绿色及高附加值地削减纤维微塑料是重要的研究议题。

5.1 家用洗涤及城市污水排放装置升级

家用洗涤装置和城市废水处理现有装置并不能对(纤维)微塑料进行高效截留,因此成为微塑料向环境无序迁移的重要环节。对于洗涤装置而言,洗涤装置的机械参数、洗涤剂条件以及纺织品性能均为影响纤维微塑料形成的关键因素。由于洗衣机、洗涤剂品牌各异,纺织品种类繁多,难以提供标准化洗涤要求,如给出明确的洗涤温度、洗涤时间、洗衣机转速和负载量范围等。相较而言,在洗涤末端对纤维微塑料进行有效截留是一种普适性更好、实际应用价值更高的削减策略。为便于量化,McIlwraith等首先选用具有较高纤维微塑料释放量的羊毛毯为实验对象,并采用顶载式洗衣机控制洗涤条件。然后分别从纤维微塑料的数量、质量、长度3方面对比洗涤过程中洗衣球(Cora Ball)和Lint LUV-R过滤器对纤维微塑料去除效果的差异[79]。结果表明,无论是洗衣球,还是Lint LUV-R过滤器都对洗涤过程中纤维微塑料的释放起到了一定的抑制作用,纤维微塑料的数量、质量、长度均出现不同程度的减小,如表1所示。因此,在洗涤纺织品时,使用一些辅助装置能够对纤维微塑料起到较好的过滤清除作用。而城市污水处理系统中则同样需要考虑如何针对尺度极低的微塑料进行有效截留。

表1 不同滤除装置纤维微塑料释放情况比较Tab.1 Comparison of fiber microplastics release from different filtration devices

5.2 开发功能性纺织品

纤维力学强度低、耐磨性不足是导致使用过程中纤维微塑料形成及脱落的根本原因。从纤维和纺织品功能化设计的角度,通过纺织品结构设计强化纤维基体的耐摩擦性是削减纤维微塑料产生量的重要途径。Francesca等通过在聚酰亚胺织物上进行涂层化保护处理,解决了织物在洗涤机械作用下导致的表面磨损和大量纤维微塑料脱落的问题。具体过程为:首先将果胶(一种存在于植物细胞壁中的天然多糖)用甲基丙烯酸缩水甘油酯改性以降低水溶性,从而避免涂覆层洗涤时发生溶解而失去保护作用,再通过交联反应将改性后的果胶接枝在聚酰胺织物表面。经过多次洗涤后发现,纤维微塑料的释放量减少约90%[80]。

此外,Francesca等又采用电动流体动力学法(主要原理是利用外加电力使毛细管喷嘴中流出的液体形成细小射流,最后雾化成小液滴。该技术主要应用于纳米粒子生产、薄膜沉积、功能层形成等)在聚酰胺织物上形成保护层。作者使用聚乳酸(PLA)和聚丁二酸丁二酯-己二酸丁二酯(PBSA)为涂覆材料,利用电喷涂/静电纺丝工艺在聚酰胺织物表面形成均质涂覆层,不仅没有影响织物的手感和润湿性,在洗涤过程中涂层的存在能够起到保护织物的作用,极大地减少了纤维微塑料的释放量,未涂覆样品纤维微塑料释放量为(3 966±1 425) 颗/g;PLA涂覆后为(428±92) 颗/g,而PBSA涂覆后则为(456±120) 颗/g[81]。

5.3 发展纤维和纺织品循环再生技术

中国工程院发布的《废旧化纤纺织品资源再生循环技术发展战略研究报告》指出,“十二五期间,我国废旧纺织品产量为1.4×109t”,而回收利用率不足10%。美国废旧纺织品回收再利用制度在某种程度上值得借鉴。具体而言,回收的废旧纺织品一部分流入二手商店,再次出售;另一部分则进入二级市场,其中45%被出口至非洲等国家和地区,30%作为抹布,20%分解成纤维,余下5%作为垃圾处理。但是,由于国情不同,需要针对我国的具体国情开发适宜的废旧纺织品循环再生技术。

目前,循环再生纤维生产工艺分为物理法、化学法以及物理化学法。不同回收方法具有独特的优势和劣势,也适用于不同的废旧纺织品原料和末端应用。针对种类繁杂的混纺面料以及表面涂层的面料,如何实现高效地循环再利用,还是目前研究的难点。在现有基础上,进一步拓展更加合理高效全面循环再生体系是我国迫切需要发展的方向。

5.4 发展生物可降解纤维

随着全球禁塑令的逐渐实施,开发生物可降解一次性制品是我国当前国家大力发展的方向。生物可降解纤维是指在一定时间及适当自然条件下能够被微生物(如细菌、真菌、藻类等)或其分泌物在醇或化学分解作用下发生降解的纤维,一般由生物可降解聚合物制成。尽管,目前天然再生纤维或生物可降解纤维及纺织品与微塑料的削减间的关系尚需进一步研究确认,但由于生物可降解纤维在环境中滞留期与传统难降解纤维相比缩短很多,理论上其生态危害会大幅削弱。

6 展望与挑战

近期微塑料的污染问题得到了全球的广泛关注,相关研究呈快速发展趋势。然而,解决微塑料污染问题仍然极具挑战。我国作为化纤和纺织品第一生产大国,对纤维微塑料的成因、危害及相关削减措施无疑需要加大研究力度。明确纤维微塑料的科学化定义,制定纤维微塑料的标准化检测方法,深入研究纤维微塑料的生态毒理作用,开发一系列源头削减及过程管控措施至关重要。如何在家用洗涤及城市废水系统设置相关的高效截留或降解处置装置,在自然介质中开发回收富集和无害化处置方法,发展高效的废旧纺织品再生循环技术,开发新型生物可降解纤维及纺织品,以及开发耐磨损抗纤维微塑料产生的新型功能纺织品等,都是值得大力发展的方向。

微塑料污染已经成为当今社会亟待解决的环境污染问题之一。源头控制、物理滤除、化学降解等多种处理手段并用才能更好地缓解,直至彻底消除纤维微塑料的危害。与此同时,国家政策的支持,全民维护环境意识的提高,同样对纤维微塑料削减大有裨益。相信随着纤维微塑料研究的深入,会不断出现高效且绿色环保的纤维微塑料削减方法及措施,促进纺织业上下游的生态可持续发展。

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