新闻资讯-“塑”战速决—海大教授制备复合材料“对付”微塑料
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,端午小长假第二天，当众多市民登山涉海忙于到各大景点打卡时，在中国海洋大学环境科学与工程学院的实验室内，是感受不到什么节日气氛的。不时穿梭于各实验仪器之间的老师、学子们正在各自的研究领域内向着更高处攀登。在三楼，有该学院教授李锋民团队的实验室，每间实验室面积不足70平方米，密布着各种实验仪器、器皿和一个个装有实验用的斑马鱼、蛤蜊等海洋生物的鱼缸。就在这些略显逼仄的空间里，几个月前，刚刚诞生了一项世界级领跑成果——李锋民团队与国外合作者成功制备了可降解、能重复利用的甲壳素/碳质纳米材料复合材料，这种材料可以通过吸附有效去除水环境中的聚苯乙烯微塑料。该成果对于研究水环境中微塑料的环境行为、实现小粒径甚至纳米粒径微塑料的高效富集和采样，以及水环境中微塑料的污染控制有重要科学意义。本站声明:网站内容来源于网络,如有侵权,请联系我们,我们将及时处理。
,端午小长假第二天，当众多市民登山涉海忙于到各大景点打卡时，在中国海洋大学环境科学与工程学院的实验室内，是感受不到什么节日气氛的。不时穿梭于各实验仪器之间的老师、学子们正在各自的研究领域内向着更高处攀登。在三楼，有该学院教授李锋民团队的实验室，每间实验室面积不足70平方米，密布着各种实验仪器、器皿和一个个装有实验用的斑马鱼、蛤蜊等海洋生物的鱼缸。就在这些略显逼仄的空间里，几个月前，刚刚诞生了一项世界级领跑成果——李锋民团队与国外合作者成功制备了可降解、能重复利用的甲壳素/碳质纳米材料复合材料，这种材料可以通过吸附有效去除水环境中的聚苯乙烯微塑料。该成果对于研究水环境中微塑料的环境行为、实现小粒径甚至纳米粒径微塑料的高效富集和采样，以及水环境中微塑料的污染控制有重要科学意义。
锲而不舍
攻坚七年聚焦四大问题
“针对海洋微塑料污染的研究，我们的团队已经进行了七年。”李锋民告诉青岛晚报记者，当意识到粒径小于5毫米的塑料小颗粒或将成为环保领域的大问题后，团队开始在原来的塑料溶出物（增塑剂）研究基础上，迈出了海洋微塑料探索的第一步。截至目前，已经培养了十余名博士生、硕士生，团队撰写的多篇论文陆续发表于《化学工程学报》（Chemical Engineering Journal）《有害物质学报》（Journal of Hazardous Materials）等国际权威期刊，在国内外具有广泛的影响力。
海洋微塑料如何分布、“归宿”在哪、会对生物产生什么影响、如何治理是李锋民团队攻坚的四大着力点。“塑料污染在环境中是广泛存在的，以往大家关注的更多的可能是大块塑料污染，特别是死亡腐烂的海鸟露出腹中塑料的照片，会带来很大的冲击，更容易引发共鸣，但实际上，微塑料污染的影响相对更为严重、深远。”李锋民告诉青岛晚报记者，微塑料在海洋中无处不在，根据团队目前对黄海表层微塑料分布的研究，青岛的情况是，离海岸线越近的地方微塑料越多、越远越少，因此陆源排放是青岛近海微塑料污染的主要来源。微塑料存在的时间很长，会随波逐流，或沉积于海底，而单纯依靠自然的力量使其矿化为对环境没有危害的二氧化碳、水等则需要经过几十年甚至几百年的时间。在此期间，它们会对生物产生哪些潜在的影响，是全世界相关专业的科学家最关注的，也是还未完全研究透彻的难题。
抽丝剥茧
几十种材料里选中甲壳素
据李锋民介绍，目前要去除海洋中的塑料，主要是靠打捞，但是最常用的浮游生物网最小的网孔是30微米，“体型”小于30微米的微塑料大量存在，它们无疑会变成“漏网之鱼”。还有什么好办法能更精准、高效地把微塑料从海水中分离出来，是团队当初研究、制备甲壳素/碳质纳米材料复合材料的出发点。
经过严谨研判，反复论证，能去除水体污染物且便于操作的吸附法成为团队的首选。但是，新的问题又来了——现有的吸附材料无法实现对水生生物危害性更大、直径小于3微米的小粒径微塑料的高效去除，且吸附选择性较弱。怎样才能研制出一种高效率且能“靶向”吸附直径小于30微米的材料？
经过对几十种材料进行对比，甲壳素在实验中的表现令李锋民团队眼前一亮。甲壳素是自然界中存量仅次于纤维素的一类天然多糖，在虾蟹等甲壳类动物外壳中含量丰富，有调查表明，全球每年废弃的虾蟹壳高达800万—1000万吨，大部分被丢入大海或作为垃圾填埋，这些虾蟹壳中甲壳素的含量约为15%—40%。所以，以甲壳素作为吸附材料，获取便利，成本低廉，同时还能解虾蟹壳废弃问题，兼得生态效益和经济效益。
精益求精
十几个小时连轴转是常态
发现了吸附微塑料的理想原材料甲壳素，已属重要突破，但李锋民团队的雄心显然不止于此。“我们希望研究出来的吸附材料是能够更有的放矢地吸引小粒径微塑料，而且吸附能力更强，这就需要对甲壳素进行改性。”李锋民说，要真正落地这一想法，团队大约花了1年的时间。
在甲壳素基础上制备新型复合材料需要72小时的制备周期，在此期间需要严格控制好制备条件，每隔4小时冻融一次，这就要求科研人员一直坐在仪器旁边观察，因此团队的老师、学生经常处于连轴转的状态。累极了就定个闹钟，实验台间50厘米的间隙成为他们唯一的休息空间，搬把椅子趴在实验台上小憩一会，闹钟一响，就又要抖擞精神，高度专注于材料制备。在制备新型复合材料过程中，为了推进课题研究，李锋民团队成员、海大环境科学与工程学院博士后孙翠竹还专门前往加拿大阿尔伯塔大学学习。
最终，李锋民团队以甲壳素为原料，掺杂能够吸附聚苯乙烯的氧化石墨烯、氧改性石墨相氮化碳等碳质纳米材料，成功制备出高强度、可压缩的多孔甲壳素基复合材料。新型复合材料可再生并循环应用，可以精准、高效地吸附小粒径聚苯乙烯微塑料，在实验室最理想的状态下，对环境浓度的聚苯乙烯微塑料的去除率高达92%。
久久为功
治理新材料持续研发中
“现在制备的复合材料仍然会吸附小粒径聚苯乙烯微塑料之外的物质，选择性还不够理想，我们希望复合材料的吸附选择性可以达到更好的效果。”作为学术领域的“完美主义者”，李锋民认为，复合材料的研发工作还将继续，虽然目前与该技术相关的系列论文已经发表，专利正在撰写和申请中，但尚未大规模应用，这就意味着征途漫漫，唯有继续奋斗。
另外，李锋民还向记者“剧透”了团队正在研发的另一种能够参与海洋微塑料治理的材料——光催化材料。这种材料可以在几天时间内让毫米级的微塑料破碎成微米级、纳米级甚至矿化成二氧化碳，效率是微塑料在自然界破碎效率的几百倍，从而缩短微塑料的矿化时间，让微塑料尽快变成对环境没有什么危害的二氧化碳和水等无机物。
“作为科研人员，我们希望能够尽快完成相关材料的研究、制备。当然，我们的研究归根结底并不是为了申请课题、发表成果，而是要保护我们的生存环境，毕竟地球只有一个。”在采访中，作为理工教授，理性、缜密特质非常明显的李锋民也流露出自己的一份人文情怀。他说，在未来相当长的一段时间内，把微塑料从海水中完全去除都是不可能完成的任务，但市民也不必谈“塑”色变，我们最应该做的是尽量避免产生塑料垃圾，并阻止它们进入海洋。
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