不同浮选溶液对土壤中微塑料的提取分离效果研究

戴安哲，吴攸，蒋敏行、樊博远

徐州第一中学14班

联系人，E-mail：daz2010@126.com

摘要

随着日常生活中塑料的使用越来越普及， 塑料制品逐步进入了千家万户，其中粒径小于5mm的塑料类被称为微塑料，我们已经意识到了初生微塑料和次生微塑料的已经成为一种全球性新型污染物，当前微塑料由于粒径小，质量轻很容易远距离传输，并通过摄食作用进入生物体内，由于其对重金属与持久性有机污染物的吸附能力使其危害性甚于“白色污染”，现已在南北极地区，海洋生物体内都发现了微塑料，甚至人的粪便中也发现微塑料的存在。

研究微塑料就要首先将微塑料和周围物质分离出来。常用的土壤中微塑料的分离方法有（1）密度分离法（2）筛分-过滤法（3）加压流体萃取法等，相对其他分离方法，密度分离法有高效，操作简单的特点，其中最关键的因素就是浮选液的配制选择。配制合理的浮选液可以有效提高分离效率。本文主要是在氯化钠饱和浮选液添加油，进行对比试验，确认效果并分析原因。

关键词：微塑料污染;密度分离法;浮选液;土壤

塑料是指以高分子合成树脂为主要组分，加入适当添加剂经加工成型的塑料材料，或固化交联形成的刚性材料。由于制造成本低廉，物理延展性强和性质稳定等特点，应用广泛，几乎渗透到人类生活的方方面面。不仅在日常生活，也在各类工业产品中发挥着其他材料不可替代的作用。生活中各式各样的塑料，虽不能被完全降解，但是也是在逐渐变小，另外我们使用的化妆品或者清洁用品中有大量的磨砂颗粒，这两者构成了微塑料的主体。微塑料是指环境中粒径小于5mm的塑料类污染物，微塑料具有较小的粒径，较大的表面积等特点，可随大气，洋流等方式进行远距离传输，通过摄食作用进入生物体内并经食物链富集顶端，一方面微塑料在生物体内无法被消化吸收，导致生物体营养不良，影响生物体免疫功能，最终引起生物体的生长发育迟缓或死亡。同时微塑料对重金属与持久性有机污染物具有一定的吸附能力，吸附着有毒污染物的微塑料被生物体摄食后，在消化系统中发生解吸，被释放出来，影响生物的内分泌功能，诱发遗传畸变，危害生殖和发育，综上原因，使得微塑料成为一种全球性新型污染物，并受到了广泛关注。

微塑料的分离提取是微塑料研究的第一步，常用的土壤中微塑料的分离方法有（1）密度分离法，利用密度差异实现轻组分微塑料和众组分杂质的分离（2）筛分-过滤法利用不同孔径的筛网串联过滤分离微塑料。（3）加压流体萃取法等，相对其他分离方法，密度分离法有高效，操作简单的特点，其中最关键的因素就是浮选液的配制选择。选择合理的浮选液配制可以有效提高分离效率。  

本研究以氯化钠饱液作为浮选液，在氯化钠饱和溶液中加入油，进行对比试验，探讨在氯化钠浮选液基础上通过添加油达到提高分离效率的目的。同时以纯净水加油作为对照实验

一、材料与方法

（一）、微塑料制备

模拟现实中微塑料的材质和种类，取PVC、PET、PS、PP四种材质的塑料碎片，其中PP材质塑料片由于韧性较好，进行了二次破碎处理。不同类型的塑料碎片颜色和质感不同，作为后期检测和辨认的依据。

（二）、土样筛分

取土样100g，用1mm网筛，筛除落叶，石块等杂物，在电子天平称取3份土样各10g，置于一次性塑杯中备用，并将三个个塑料杯，分别编号1、2、3号。塑料杯事先经过清洗，避免混入杂物，影响实验结果。

（三）、土壤污染物标准品制备

1、加入微塑料片：选取相同粒径（3-5mm）的PVC、PET、PS、PP材质的微塑料片各10片，分成数量均等的三组，分别加入三个塑料杯。

2、覆土：将微塑料片与土壤均匀混合后，再向三个塑料杯中各加入5g过筛土壤，将裸露在表面的微塑料覆盖住，最后加入10mL清水，静置2天备用。

（四）、饱和浮选液制备并检验饱和度

称取72g氯化钠固体，置入烧杯（250mL）中，加入200mL清水，在室温下，搅拌至固体全部溶解，继续搅拌并添加氯化钠固体，直至烧杯底部出现固体。静置半小时后，通过滤纸将上清液倒出备用。

（五）、微塑料分离提取

1、将1号杯内用量筒（100mL）添加100mL饱和氯化钠溶液。用搅拌棒进行充分搅拌1分钟，塑料杯内土壤与微塑料完全分散，无成团块体静置15分钟至土壤与溶液分层明显。

2、将2号杯内用量筒（100mL）添加100mL饱和氯化钠溶液，接着用塑料滴管（3mL）添加5mL食用油。用搅拌棒进行充分搅拌1分钟，塑料杯内土壤与微塑料完全分散，无成团块体静置15分钟至土壤与溶液分层明显。

3、将3号杯内用量筒（100mL）添加100mL纯净水溶液，接着用塑料滴管（3mL）添加5mL食用油。用搅拌棒进行充分搅拌1分钟，塑料杯内土壤与微塑料完全分散，无成团块体静置15分钟至土壤与溶液分层明显。作为

4、收集滤液中的微塑料：取出三只新塑料杯做1#、2#和3标记。

（1）、将1号杯的上清液倒入茶包中进行过滤，滤液过滤到对应的1#新塑料杯中，然后剪开茶包，得到滤液中的微塑料片，接着将1号塑料杯中的中间层——土壤悬浊液分别倒入两个装有两层滤纸的培养皿中，借助镊子，滴管等工具，将位于土壤悬浊液中的微塑料分离出来，放置到对应的培养皿中。

（2）、将2号杯的上清液倒入茶包中进行过滤，滤液过滤到对应的2#新塑料杯中，然后剪开茶包，得到滤液中的微塑料片，接着将2号塑料杯中的中间层——土壤悬浊液分别倒入两个装有两层滤纸的培养皿中，借助镊子，滴管等工具，将位于土壤悬浊液中的微塑料分离出来，放置到对应的培养皿中。

（3）、将3号杯的上清液倒入茶包中进行过滤，滤液过滤到对应的3#新塑料杯中，然后剪开茶包，得到滤液中的微塑料片，接着将3号塑料杯中的中间层——土壤悬浊液分别倒入两个装有两层滤纸的培养皿中，借助镊子，滴管等工具，将位于土壤悬浊液中的微塑料分离出来，放置到对应的培养皿中。

图①清水+油              图②氯化钠+油           图③氯化钠

（六）分类计数：将经浮选得到的微塑料数目按照塑料材质类型记录成表。

表一不同浮选液对3-5mm粒径微塑料的回收数量数据记录表

表二不同浮选液对3-5mm粒径微塑料的回收率分析表

二、结果与讨论

（一）、实验结果

根据实验结果，①清水+油、②氯化钠+油、③氯化钠三种浮选溶液对微塑料总回收数量分别为16个、28个、19个，对应的回收率分别为40%、70%、47.5%。可以看出②氯化钠+油浮选溶液的总回收率最高，③氯化钠浮选溶液次之，①清水+油浮选溶液最次。

总回收率最高的②氯化钠+油浮选溶液的浮选优势体现在对PVC材料的回收上。

（二）、原因分析

微塑料具有亲油性，饱和溶液中加入油后，有利于油对微塑料的吸附，同时，油的密度小于氯化钠饱和溶液，容易实现吸附微塑料的油层和氯化钠饱和溶液分层，分离微塑料更加便捷

三、结论

在氯化钠饱和浮选液中加入油，有利于微塑料的快速分离，能够提高分离效率，而且分离废液氯化钠和油会自然分层，方便回收利用，更加环保具有高回收率、经济、快速、可靠的特点。

参考文献

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[5]杨东琪.环境样品中微塑料理化特征的检测和表征方法[D].华东师范大学，2017。

致谢：

感谢徐州一中提供这次科研机会

感谢赵浩恩老师的辛勤指导

感谢全组成员的配合协作