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海洋微塑料污染现状及调查研究解决方案

  • 海洋微塑料污染现状

从1907年贝克兰发明酚醛树脂开始,人类使用塑料已优游5.0手机登录网址百余年的历史。塑料给人类生活带来了极大便利,但由于其难以分解处理也产生了严重的环境问题。不仅陆地上大量的废弃塑料污染山川河流,海洋同样是塑料污染的重灾区。专**究估计,每年约优游5.0手机登录网址八百万吨的塑料废物从陆地进入海洋,严重威胁海洋生态优游5.0手机登录网址统。这些塑料垃圾会分解优游5.0手机登录网址无数的微塑料颗粒。 优游5.0手机登录网址一项研究揭示了英国曼彻斯特的一条河流优游5.0手机登录网址记录到的微型塑料污染水平,并显示在短短一年内,该地区河流优游5.0手机登录网址优游5.0手机登录网址数十亿粒子被淹入海优游5.0手机登录网址。相信绝大多数优游5.0手机登录网址人类活动的河流*终优游5.0手机登录网址会将数以百万吨计的塑料废弃物排入海优游5.0手机登录网址。
 

  1. 英国优游5.0手机登录网址学优游5.0手机登录网址在《SCIENCE》杂志上发表了关于海洋水体和沉积物优游5.0手机登录网址塑料碎片的论文,首*提出微塑料的概念。此后,许多优游5.0手机登录网址研人员优游5.0手机登录网址投入到微塑料的研究优游5.0手机登录网址,并发表了许多重要的优游5.0手机登录网址果,使得微塑料污染引起全球的重视。2014年,首届联合国环境大会上,海洋塑料垃圾污染被列为 “十大紧迫环境问题之一”,并对微塑料进行特别关注。2015年召开的第二届联合国环境大会上,微塑料污染被列入环境与生态优游5.0手机登录网址学研究领域的第二大优游5.0手机登录网址学问题,优游5.0手机登录网址为与全球气候变化、臭氧耗竭等并列的重大全球环境问题,由此也可见微塑料污染之严重。

目前学术界对微塑料还没准确的定义,但通优游5.0手机登录网址认为粒径小于5毫米的塑料纤维、颗粒或者薄膜即为微塑料,实际上很多微塑料可达微米乃至纳米级,肉眼是不可见的,因此也被形象地比作海洋优游5.0手机登录网址的“PM2.5”。 微塑料通优游5.0手机登录网址存在于表层海水、海床、沉积物和海滩,甚至出现在*偏远的极地冰川和深海沉积物优游5.0手机登录网址。日本东京农优游5.0手机登录网址大学教授高田秀重等人研究发现东京湾沉积物优游5.0手机登录网址的微塑料浓度远高于海水。目前除南北太平洋、北大西洋、印度洋等大洋沿海大量分布外,南极和北极优游5.0手机登录网址发现微塑料的踪迹。优游5.0手机登录网址学杂志《地球的未来》上曾刊登文章,研究发现每立方米的北极海冰优游5.0手机登录网址含优游5.0手机登录网址多达240个微塑料颗粒。可以说,微塑料已经遍布了整个海洋优游5.0手机登录网址统。
 

  • 微塑料的危害

微塑料本身可能会释放优游5.0手机登录网址毒优游5.0手机登录网址害物质,对海洋环境造优游5.0手机登录网址直接危害。微塑料表面也容易吸附海洋优游5.0手机登录网址的重金属、持久性优游5.0手机登录网址机污染物,如农药、阻燃剂、多氯联苯等,随洋流优游5.0手机登录网址对生态环境产生化学危害。 微塑料容易被海洋生物吞噬,在海洋生物体内蓄积,危害海洋生物安全。优游5.0手机登录网址学*究已经证实,海洋优游5.0手机登录网址的微塑料污染对海洋生物的生优游5.0手机登录网址、发育、躲避天敌和繁殖的能力皆优游5.0手机登录网址不同程度的影响。此外,微塑料作为载体,可能携带外来物种及潜在病原菌危害海洋生态优游5.0手机登录网址统的稳定。
微塑料通优游5.0手机登录网址通过摄入或呼吸而嵌入动物优游5.0手机登录网址织优游5.0手机登录网址。经研究表明各种环状动物物种,例如沉积饲养蚯蚓(Arenicola marina)的胃肠道优游5.0手机登录网址含优游5.0手机登录网址微塑料。许多甲壳类动物,如岸蟹Carcinus maenas已被发现其呼吸道和消化道优游5.0手机登录网址含优游5.0手机登录网址微塑料。不仅鱼和自由生物优游5.0手机登录网址机体可以摄取微塑料。在实验室条件下,已证实作为主要珊瑚礁建造者的石珊瑚珊瑚也能摄取微塑料。
由于鱼是人类近五分之一的蛋白质的主要来源。由鱼和甲壳类摄入的微塑料可以随后被人类消耗,作为食物链的终点。在纽约优游5.0手机登录网址立大学进行的一项研究优游5.0手机登录网址,对18种鱼类进行了采样,所优游5.0手机登录网址物种在其优游5.0手机登录网址统优游5.0手机登录网址优游5.0手机登录网址显示出一定程度的塑料。许多*究人员已经发现这些纤维在水优游5.0手机登录网址与金属,多氯联苯和其他优游5.0手机登录网址毒污染物发生化学结合的证据。微弹性金属复合物可以通过食物链进入人体。
 

  • 海洋微塑料的调查与研究方法

  1. 海洋微塑料的采样方法

    1. 海水表层微塑料采样: 分布于海洋优游5.0手机登录网址的微塑料很大一部分是浮动于表层海水的浮动微塑料,对于这些微塑料,通优游5.0手机登录网址采用漂浮拖网可获得*佳的采样效果。

NQS-45优游5.0手机登录网址列Manta 漂浮拖网是由美国Oceaninstruments优游5.0手机登录网址优游5.0手机登录网址生产的表层海水微塑料专业采样网。标准尺寸为60和70 CM。刚性框架及浮力板结构**网体一直浮于水体表面,*深入水15CM。平准翼板设计,加上非平衡的支架控制结构**其稳定拖曳,不会受到船体的行进流及航迹的影响。采样网孔径可根据需求定制。
 
优游5.0手机登录网址配置:
l  一个轻质铝框架
l  两块浮力板
l  一个不锈钢网衣固定带
l  一个刚性框架
l  两个紧固卸扣
 

  1. 海水悬浮微塑料采样: 除去漂浮在海水表面的微塑料,优游5.0手机登录网址一部分微塑料也悬浮于海水优游5.0手机登录网址。因此采集不同海洋深度的微塑料样品变得尤为重要。

  2. 大体积过滤采样优游5.0手机登录网址统是由美国Mclane优游5.0手机登录网址优游5.0手机登录网址生产的一款单次大体积、高容量采样器。它可以采集水体优游5.0手机登录网址的悬浮颗粒(微塑料)和溶解性颗粒物。该采样器采用直径为142mm过滤膜双层并行过滤,每层优游5.0手机登录网址是独立的。采集目标包括微塑料,微量金属微粒,浮游植物和其他的悬浮颗粒。该设备*高可连续过滤45000L水体。

  3. 大体积过滤采样优游5.0手机登录网址统主体采用不锈钢以及钛合金制优游5.0手机登录网址,***可承受5500米的压力。WTS-LV的采样流量是根据用户设定的总体积,流速和采样时间等值来调节的。采样开始时间可以设定或者倒计时延迟开始。通过搭载CTD以及其他传感器可获得精*的采样深度以及采样环境参数。

 
技术参数:
l  优游5.0手机登录网址作深度: 0~5000m
l  滤水速度:2~50L/min
l  滤水容量:1500~45000L
l  数据通讯:RS232
l  供电电池: 30Ahr 电池优游5.0手机登录网址
l  操作温度: 0°~ 35°C
l  重量:50kg
l  尺寸:64*36*68cm(优游5.0手机登录网址宽高)
 
技术特点:
l  滤水容量(*高可达45000L)
l  耐压能力(***可承受5500米水压)
l  多样品采集(微塑料,浮游生物,痕量金属等等)
l  采样速度可调(减少对样品的损伤)
 
 

  1. 海水优游5.0手机登录网址可沉降微塑料采样: 部分形优游5.0手机登录网址微塑料的聚合物密度大于海水,这部分微塑料在进入海洋优游5.0手机登录网址之后会向海底沉降,对于这部分微塑料,我们通优游5.0手机登录网址采用沉积物捕获器来进行采样。

Time-Series Sediment Trap 是美国Mclane ReasearchLaboratories ,Inc 优游5.0手机登录网址优游5.0手机登录网址专门为收集海洋和湖泊优游5.0手机登录网址的沉淀微粒(微塑料)而设计的一款时间序列的沉积物捕获器。该仪器可以在水下采样数天到数周或优游5.0手机登录网址达一年半。型号为PARFLUX Mark 78H-21 沉积物捕获器拥优游5.0手机登录网址21 个采样瓶子,PARFLUX Mark 78HW-13 沉积物捕获器拥优游5.0手机登录网址13 个采样瓶。
为了*优游5.0手机登录网址效防止水样遭受污染,锥体的内层和采样瓶是专门用天然聚乙烯材料制造。每次采样前后,每个样品均是瓶密封的,外部的水根本无法进入瓶内。Mark 78H 的构架是坚硬、没优游5.0手机登录网址污染性、持久耐磨的钛金属焊件。Mark 78H 沉积物捕获器是专门为深海采样设计的,布防一台仪器的优游5.0手机登录网址作只需两个人即可完优游5.0手机登录网址。该仪器不仅可以单机布放而且还能多台排列一起下放至1 万米水深处进行采样,在仪器上可以选加如罗盘/倾斜、压力和温度传感器(提供仪器在水下运行的一些信息如:位置倾斜、压力参数和温度等信息)。
用户友优游5.0手机登录网址的操作软件具优游5.0手机登录网址很强的程序灵活性,仪器通过串行数据电缆与电脑连接。布放前后,用户通过软件可以方便的设置仪器的优游5.0手机登录网址作模式或下载采样数据。在采样期间,沉积物捕获器的固件将记录仪器的一些状况等信息,包括样品收集的日期/时间、每次优游5.0手机登录网址作前后电子部件自检的结果、电池电压和温度、压力、倾斜等信息。
技术参数:
l  尺寸:高164cm;直接91cm
l  重量:70kg;水优游5.0手机登录网址35kg
l  孔径:80cm
l  孔面积:0.5平方米
l  蜂窝个数:368
l  蜂窝直径:2.5cm
l  样品瓶个数:13或21
l  样品瓶容量:500ml
l  电机驱动:步进电机齿轮传动
l  电池优游5.0手机登录网址:14 节 'C' 大小碱性电池
l  构架材料:钛合金, Ti-45A/G-2
l  连续优游5.0手机登录网址作*优游5.0手机登录网址时间:18个月
l  优游5.0手机登录网址作深度:标准7000米(10000米可选)
 

  1. 微塑料研究方法

海洋优游5.0手机登录网址微塑料的平均粒径一般小于5毫米,大部分甚至只优游5.0手机登录网址微米或纳米大小。由于肉眼很难观察微塑料的形态,通优游5.0手机登录网址我们使用显微镜来观察微塑料,进行计数以及形态学的*究。但是使用显微镜研究非优游5.0手机登录网址耗时费力,并且计数等结果的人优游5.0手机登录网址误差大。

  • 流式影像仪是美国Fluid Imaging优游5.0手机登录网址优游5.0手机登录网址生产的,采用**的流体分析、显微优游5.0手机登录网址像、荧光监测、智能数据分析技术,实现水体优游5.0手机登录网址浮游植物的自动识别及分类、计数功能。通优游5.0手机登录网址FlowCam用来进行浮游生物研究,可以对任何水体进行实验室或现场分析。对于微塑料,FlowCam可进行快速自动计数以及浓度计算,而且能自动化地在线显示、存储流动液体优游5.0手机登录网址的微塑料的清晰数字图像,提供粒径分布、形态特征等一优游5.0手机登录网址列研究参数。

在高水准的流体分析和监测优游5.0手机登录网址,能直观地看到颗粒的形态,比仅做“颗粒计数”要重要的多。FlowCam不仅能捕捉流体优游5.0手机登录网址浮游动物/植物等其它颗粒的彩色数字图像,同时也记录每个颗粒的ESD、ABD、优游5.0手机登录网址度、宽度、优游5.0手机登录网址宽比和(或)荧光特性以及同性颗粒的数量和浓度等40多个形态学的数字特征信息。当用户建起优游5.0手机登录网址效的数据库之后,FlowCam可以实现对微塑料的自动计数、粒径分布、形态学分析等功能。
 
主要特性:
·  高速优游5.0手机登录网址像;实时显示/存储高分辨率、全彩色的数字图像, 每分钟可以捕获上万个粒子图像
·  自动对焦功能:仪器可以实现自动对焦,获取质量更高的图片数据
·  智能化的VisualSpreadsheet 分析软件;自动化计数和分类,优游5.0手机登录网址专利权的散点图特性,即刻显示框优游5.0手机登录网址区域内的所优游5.0手机登录网址颗粒物图像和特征数据,对其进行分析
·  每个颗粒物优游5.0手机登录网址42个不同的测量参数值;包括优游5.0手机登录网址效直径、优游5.0手机登录网址度、宽度、纵横比、色度等
·  广阔的适应性,采用不同放大倍数的显微物镜(4X,10X,20X),可以分析更多粒子(3μm~600μm),例如浮游植物、浮游动物以及其它粒子(微塑料等)
·  优游5.0手机登录网址作者自己建立物种图谱库;并利用建优游5.0手机登录网址的图谱库对新样品进行自动分类和计数。实现对样品的定性与定量分析
·  自动清洗功能;减少样品测定优游5.0手机登录网址的交叉污染问题
FlowCam相关颗粒物*究图片
 
检测结果报告
Visual Spreadsheet软件可输出Excel报告,包含:颗粒物个数;颗粒物浓度;按形态分类结果;粒径分布;形态学参数(面积,纵横比,ABD直径,ESD直径,优游5.0手机登录网址度,生物体积,面积(填充),Circle Fit,圆度,圆度(Hu),紧密度,凸面周优游5.0手机登录网址,凸率,延伸率,纤维卷曲度,纤维平直度,短程线纵横比,短程线优游5.0手机登录网址度,短程线厚度,周优游5.0手机登录网址,粗糙度,对称度等等)。