海水微塑料污染的重要源頭

李經緯 儲瓊

在決定做這個課題研究之前，我曾經搜集了很多資料，也考慮過不少方向，比如對生活中物品的改造等。我平時對環境科學方面的內容比較感興趣，有一次看到一則關于海水微塑料污染的科學報道，知道用海水曬制的食鹽中竟然含有微塑料，人們在食用鹽時就會不知不覺中吃下這些微塑料！這讓我感到十分驚訝，覺得這是個值得關注的問題，于是決定研究怎樣減輕這一污染。

海洋中的微塑料來源于人類在生活中排入海洋的塑料顆粒（如洗面奶里的微塑料顆粒），以及大塊塑料垃圾分裂成的塑料顆粒。要減輕這一污染，就要從源頭上進行控制。洗衣廢水就是一個重要的源頭，因為衣物纖維是由有機聚合物構成的，它們在洗滌過程中會脫落下來，隨水排放，流入大海。這一源頭較易找到辦法來控制，且就在我們的生活環境中，適合做研究目標。

我通過設計實驗，一步步確認洗衣廢水中微塑料的含量、成分、物理性質、化學性質，然后根據實驗結果，設計去除微塑料的方法，篩選材料，搭建裝置。

對

（1）洗衣廢水水樣預處理

取500mL家庭洗衣廢水，先用1mm篩網過濾，去除大顆粒雜質和毛發，再用30%H2O2浸泡處理8小時，去除微生物或其他有機絮體。

（2）用過濾重量法測定廢水中微塑料含量

先將濾紙在烘箱中烘至恒重，然后搭建抽濾裝置，將預處理的洗衣廢水倒入布氏漏斗中緩慢抽濾，直至無水滴落，再將抽濾后的濾紙放入表面皿中，在烘箱105℃條件下烘至恒重，稱其質量即可。

（3）用顯微鏡觀察微塑料的形貌以及用計數法分析含量

將含微塑料的廢水滴于載玻片上，用顯微鏡觀察微塑料的形貌，并用顯微刻度計數板計數法分析微塑料含量。

（4）紅外光譜分析微塑料成分（略）

實驗結果

洗衣廢水中微塑料含量為0.0491g/L，每洗一桶衣服排放的廢水中至少含有3萬個微塑料。其中最可能含有的微塑料為聚丙烯（腈綸）、聚酰胺（尼龍）和聚苯乙烯。

1. 選取PP棉、中性濾紙、活性炭3種不同過濾材料，對模擬洗衣廢水中微塑料的去除率進行比較實驗。過濾前后，用顯微刻度計數板計數法衡量三種材料對微塑料的去除率。

實驗結果

2. 根據表1和表2的數據，綜合考慮材料成本、壓力損失（反映材料損耗）等，放棄中性濾紙。用PP棉和活性炭對模擬洗衣廢水（不加洗滌劑）進行過濾實驗。實驗不同濃度洗滌劑對PP棉和活性炭的濾速的影響（略）。

實驗結果（部分）

PP棉和活性炭過濾洗衣廢水的處理能力比較

綜合實驗結果可知：活性炭比PP棉濾速快；PP棉的去除效率比活性炭高。因此，將PP棉與活性炭組合起來搭建過濾裝置。

搭建模擬洗衣機排水管的裝置，并設計制作用PP棉和活性炭制作的微塑料去除裝置，放在其中。用40L洗衣廢水，模擬洗衣機排水，進行過濾處理實驗。

另外還設計了一種放置在洗衣機魔術濾網內的微塑料去除裝置，因條件有限，沒有實際制作并實驗。

模擬洗衣機排水管裝置 微塑料去除裝置

實驗結果

用活性炭和PP棉組合成的過濾裝置過濾40L的洗衣廢水，用時約20分鐘，對微塑料的截留效果較好。

雖然這一研究的最終目標是設計過濾裝置，但對我來說做裝置并不難，難的是前期實驗、數據處理和分析，因為涉及的內容超過了我現在的數學知識水平。像壓力損失、去除效率等反映材料過濾能力的公式，都是先向老師學習、理解之后再使用的。

前面做的微塑料定性實驗，看上去對后面的裝置設計毫無用處，實際上非常重要，因為在一無所知的情況下，必須先確定微塑料的成分，了解其物理化學性質。得知其化學性質十分穩定，才確定采用物理方法（吸附或者過濾）來去除。

做課題研究，要天天跑實驗室，以前沒寫過論文，要從頭學習……相比起來，我更喜歡參加比賽和展示的感覺，那成就感就別提了。我起初還有點兒緊張，后來受邀參加上海國際青少年科技博覽會，我都沒想到。現在想來，可能是因為我的課題比較新奇，而且表現出了較好的展示能力。如果有同學想要做課題研究，不知如何入手，那么我建議先加入一個科學社。不要羞于向學校的科技輔導老師求助，也不要荒費學校開設的研究課。確定好自己的研究方向后，再確定自己的課題。