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  作為一種新興環境污染物，微塑料（Microplastics, MPs）正在引起公眾的關注。微塑料是指粒徑小于5 mm的塑料碎片，可分為初級微塑料和次級微塑料。初級微塑料由直接生產得到的塑料微粒或碎片，大多用于個人護理產品添加劑。合成纖維制品在洗滌時也會脫落產生大量的初級微塑料。次級微塑料主要是丟棄在環境中的管理不善的塑料廢棄物在陽光、風、微生物等環境因素的共同作用下，不斷通過物理或化學途徑崩解而產生。目前的研究表明，大量的環境樣本（海水、泥沙沉積物、土壤、食鹽、水生動植物）中都檢測到了不同種類、尺寸、形態的微塑料的存在。由于微塑料尺寸小、數量大，且不易降解，極易被生物誤食并在生物體內滯留和富集。有毒添加劑（增塑劑、阻燃劑等）的浸出也會進一步毒害生物體。此外，微塑料因其比表面積大、疏水性好，可以攜帶并富集環境中的重金屬、持久性有機污染物以及病原體，使其被生物體吞食后造成更大的潛在風險。在食物鏈的傳遞作用和富集作用下，微塑料對于生物體的危害會不斷擴散和增高，因此學者關于環境微塑料對生物體的風險評估在逐步升級。

  近日，東華大學楊建平教授與王華平教授團隊，在《Advanced Science》期刊撰寫了題為“How to Build a Microplastics-Free Environment: Strategies for Microplastics Degradation and Plastics Recycling”的綜述論文。

圖1. 微塑料的產生路徑及構建無微塑料環境的設想

  針對目前環境中已存在的大量微塑料及其潛在來源（管理不善的塑料廢棄物），文章全面總結了目前的微塑料去除技術和塑料回收技術，并重點討論了這些技術的機理、優勢和局限性。基于此，作者提出了構建無微塑料環境的兩大方向：（1）采用化學或生物降解技術將高分子量的微塑料降解為環境友好的小分子產物以及二氧化碳和水；（2）采用化學回收策略將塑料廢棄物升級改造成聚合物單體、燃料以及其他精細化學品。

圖2. 目前微塑料去除技術關鍵性能參數的全面對比

圖3. 目前塑料回收技術關鍵性能參數的全面對比

  文章最后探討了如何構建無微塑料環境的未來展望：

  1）發展微塑料的鑒別和定量方法不但可以區分和檢測環境中的微塑料，而且合理的微塑料表征方法有助于深入理解微塑料在自然環境和催化降解過程中的降解行為。

  2）發展生化降解策略將微塑料降解成環境友好或具有附加價值的小分子或附加價值化學品將在未來發揮重要作用。此外，不同技術的聯用有望發揮其協同作用，實現微塑料的快速降解和產物選擇性的優化。

  3）合理的塑料廢棄物回收策略可以有效削減微塑料的潛在來源。可以考慮采用微波、等離子體、和高級氧化等先進技術優化現存的傳統塑料回收策略，通過過程工程降低反應能耗并優化反應路徑和產物選擇性。最終在溫條件下實現塑料廢棄物的高效回收。

  4）催化劑在塑料轉化為高附加價值產品的過程中起著重要的作用。今后的發展中，合理設計基于界面工程的雙功能位點催化劑，選擇性吸附并原位催化轉化某些中間體有望進一步優化提高產物的選擇性。

  5）生物可降解聚合物的設計也非常關鍵。在不影響性能的前提下，可以嘗試將無機或者有機單元引入聚合物骨架中作為降解的開關，并在特定條件下誘導和加速塑料的降解。需要注意的是，生物可降解塑料的生產和廢棄需要受到嚴格的監管。否則，具有更快的微塑料釋放速率的生物可降解塑料丟棄在環境中將在短期內加劇微塑料污染。

  論文第一作者為東華大學材料科學與工程學院博士生陳俊良，通訊作者為東華大學烏婧副教授、王華平教授、楊建平教授，參與作者包括澳大利亞墨爾本大學Peter C. Sherrell博士、澳大利亞伍倫貢大學Jun Chen教授、同濟大學張偉賢教授。上述工作得到了中央高校基本科研業務費、上海市“科技創新行動計劃”自然科學基金原創探索項目、國家自然科學基金、東華大學纖維材料改性國家重點實驗室等基金的資助。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202103764

  下載：How to Build a Microplastics-Free Environment: Strategies for Microplastics Degradation and Plastics Recycling