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纳米塑料污染问题引起科学界关注

纳米塑料(这里指的是聚苯乙烯颗粒)直径为几百万分之一毫米。 Empa / ETHZ

由于对环境中的微塑料与纳米塑料所做的研究,美国科研人员丹妮丝·米特拉诺(Denise Mitrano)获得了瑞士国家科学基金会(Fonds National Suisse)的奖励,她采用的新型追踪方法有助于间接减少塑料污染。

此内容发布于 2021年12月30日 - 09:00

我们每天消耗的水与食品中含有多少塑料?这是我在苏黎世联邦理工学院(ETHZ) 丹妮丝·米特拉诺的办公室采访她时提出的第一个问题。我原以为得到的回答会是“很多”或者“太多”,但现实情况远不是这么简单。

“在回答我们饮用的水或食用的食物中塑料含量问题之前,我们首先需要能够对这些塑料进行测量,”这位地球化学家、苏黎世理工助理教授回答,“塑料颗粒的体积可能极其微小,小到现有的分析仪器根本无法将其检测出来。”

女性科学家系列

瑞士的女科学家少于其他欧洲国家,而大学教授中只有23%(英,俄)是女性,这一比例在自然与技术科学领域内甚至更低。

新冠疫情似乎阻碍了女性的科学工作:瑞士研究人员最近分析了2018年1月1日至2021年5月1日间发表的论文,他们发现在第一波疫情期间,第一作者为女性的论文数量较前几年有所下降。据该调查作者介绍,引起这一现象的原因之一,可能是女性科研人员在疫情封锁期间难以兼顾工作与家庭,导致她们的论文发表量低于男性同行。

如何才能缩小性别差距,让科学更具包容性?为了鼓励和支持女性参与到科学领域中,瑞士资讯swissinfo.ch将在新的系列报道《女性科学家》中,为你介绍成功的女科学家。

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如今,一种创新性追踪模式可能会为研究领域开拓新的前景。米特拉诺提出的方法能够使我们了解微塑料和纳米塑料--几百万分之一毫米的碎屑--是如何散发到淡水、土壤以及生物体中。

“我一直试图找到答案,我开发的测量金属纳米颗粒的手段令我豁然开朗,”她肯定地表示。

现年35岁的丹妮丝·米特拉诺在苏黎世联邦理工学院任人工材料环境化学系助理教授。 ETH

小麦吸收的微塑料

米特拉诺的解决办法包括用化学手段将金属掺杂到纳米塑料中,通常采用如钯或者铟之类的贵金属与惰性金属作为追踪标识。“其优势是能够更加准确并极其迅速地测量出塑料微粒。”

在研究一家自来水厂净化水体中塑料微粒的有效性上,该方法也得以应用。“令人振奋的消息是水中95%以上的纳米塑料与微塑料纤维都被清除掉了,”米特拉诺透露。

然而,她又明确指出,这并不能解决塑料污染问题。“纳米塑料沉积于污水污泥中。在瑞士,塑料垃圾会被焚烧掉;但在其他国家,含有微塑料的污泥却被用作农田肥料。”

为了确定能否有效净化被纳米塑料污染的水源,米特拉诺还分析了一家自来水处理厂的运行情况。为此,她重现了苏黎世市这家水厂净水的几个处理步骤。她说:“事实证明,用流沙过滤器进行缓慢过滤尤其有效。”

外部内容

在另一项实验中,她研究了水培栽种(不使用土壤种植)的小麦摄入微塑料的原理。纳米塑料到达叶片上,小麦通过增加根部的碳水化合物数量作出反应。“这是植物的一种防御机制,然而,即使在高剂量的微塑料侵蚀的情况下,我们并没有观察到叶绿素含量的减少或者植物细胞出现毒性反应,”米特拉诺指出。

一张信用卡的摄入量

大约80%的微塑料来源于环境中较大体积的塑料碎片的降解,比如塑料袋、塑料瓶、渔网以及用于农业与建筑领域的塑料薄膜等。其余的20%为直接释放到自然界中的塑料,例如通过车辆轮胎磨损、洗涤衣物或使用化妆品所产生的微塑料。

瑞士联邦材料测试与研究实验室(Empa)认为,瑞士每年约有615吨微塑料最终渗入土壤和水体。在大型湖泊、平原河流、冰川融水及阿尔卑斯山脉溪流中均发现了塑料微粒的痕迹。

存留在环境中的微塑料也出现在我们的餐桌上。世界自然基金会(WWF)委托澳大利亚纽卡斯尔大学于2019年进行的一项研究显示,我们平均每周摄入重达5克的塑料,相当于一张信用卡。大量塑料微粒是通过消费瓶装水、贝类生物、啤酒和食盐摄入人体的。

尽管目前尚未存在科学依据,但微塑料很可能危害人类健康。“我们知道,塑料是一种持久性材料,分布在许多生态系统中,然而对于其它信息,目前仍有诸多未知数,”米特拉诺确定地说道。

塑料类型多种多样,每种都有其自身特点。此外,制造商在塑料产品中也会加入各种添加剂、稳定剂和其他化学品。塑料污染在哪些方面会危害人类和自然生态?对环境可能造成的其他后果又有哪些?米特拉诺强调说,确定上述两点十分必要。

荣获“杰出”科研奖

米特拉诺开发的新方法将有助于减少塑料污染,至少是从间接层面来讲。她表示:“塑料污染始终是一个成本与效益的问题。但是,如果我们能够让农民知道,他的农田使用的塑料薄膜有很多弊端,他也许会选择可生物降解材料。”

她又补充说,科学也可以为工业领域提供指导,告诉他们哪些材料存在更多问题,从而帮助他们找到替代产品。

鉴于在微塑料研究方面所做的努力,米特拉诺荣获2021年“玛丽·海姆-沃格特林奖”(Marie Heim-Vögtlin Prize),这是瑞士国家科学基金会每年向“做出杰出研究贡献”的年轻女性科研人员颁发的奖项,并为获奖者提供2.5万瑞郎的奖金。

“我从未想到自己会获得如此殊荣,这真是莫大的荣誉,”米特拉诺表示,“这一奖项不仅说明了此项研究的重要性,也是提升女性科研人员学术地位的一次良机。”

丹妮丝·米特拉诺

1986年1月28日生于美国新罕布什尔州的索尔兹伯里,获得科罗拉多矿业学院地球化学博士学位,2013年移居瑞士。她最初在瑞士联邦材料测试和研究实验室工作,而后在瑞士联邦水科学和技术研究所(Eawag)从事研究。在那里,她开始研究微塑料和纳米塑料。自2020年以来,在苏黎世理工担任人工材料环境化学系助理教授。

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(译自意大利语:薛伟中) 

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