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我校李成濤副教授團隊在土壤微塑料研究領域取得新進展

2021-07-31 11:21 文、图/环境学院 李成涛 点击:[]

近日,环境学院李成涛副教授团队联合挪威奥斯陆大学Rolf D. Vogt教授、南开大学卢学强教授的研究成果在环境科学与生态学领域TOP期刊《Science of the Total Environment》(影响因子:7.963)上发表,题目为“A commonly available and easily assembled device for extraction of bio/non-degradable microplastics from soil by flotation in NaBr solution”。李成涛副教授和卢学强教授为共同通讯作者,硕士研究生崔倩为第二作者,陕西科技大学为论文第一单位。

本研究基于密度浮选原理,以NaBr为浮选液,开发了一种土壤中微塑料的循环提取装置,同时利用不同粒径的3种可生物降解微塑料(PBS、PBAT、PLA)、4种不可降解微塑料(LDPE、PS、PP、PVC)进行加标测试分离回收实验以验证新装置的高效性及准确性。结果表明:(1)该装置对不同粒径、不同密度的可生物降解微塑料颗粒和不可降解微塑料颗粒均可高效分离提取,加标回收率均大于90%,为92%~99.6%;(2)不同密度的不可降解与可生物降解微塑料的回收率随聚合物密度的增大整体上略有增加,可生物降解与不可降解微塑料的回收率随微塑料颗粒尺寸的减小整体上略有下降;(3)一些可生物降解与不可降解微塑料在同一粒径下回收率有显著(P <0.05)差异。

該研究成果可從質量範圍可調控的土壤中提取不同類型、不同粒徑的微塑料,其適用密度範圍廣,所需曝氣量小,過濾速度快耗時短,自動循環連續流動提取,操作簡單分離耗時短,在極大避免沈降土壤被破壞的同時使含有微塑料的上層溶液過濾,單步平均回收率達92%以上,分離提取效率高,一般適合分離提取密度、粒徑相對較大的可生物降解與不可降解微塑料,且浮選溶液低毒性低成本,可循環使用,環境友好且經濟,可爲土壤中微塑料的分離提取提供參考。該研究自2021年3月份公開發表,目前已被他引6次。

同時,李成濤副教授團隊還以城市生活垃圾臥式風力分選機的工作原理爲啓發,設計了土壤微塑料工程化風選分離回收裝置,減少微塑料對土壤及其組分的汙染,提高經濟作物産量;同時對裝置結構及工作參數進行模擬,對比分析了不同參數下土壤微塑料的分離回收效果,建立了風選裝置參數調整體系和最適參數組合,論證了風選法工程化應用于土壤中微塑料分離回收的可行性,爲進一步利用風選法大規模分離土壤微塑料提供技術支撐和實踐經驗。通過本裝置回收的微塑料可實現二次回收循環利用,減少農用塑料在使用後的廢棄和排放,通過循環利用節省塑料原材料石化能源的消耗,從而實現節能減排的目標。

该成果目前已以陕西科技大学为申请(专利权)人,申请国家发明专利并进入实质审查的生效阶段,(发明人:李成涛,崔倩,王浩宇,张敏.专利名称:土壤中微塑料风选分离模拟方法、装置、设备及存储介质,申请号: CN202011148618.4)。

(核稿:王念东 编辑:雷超)

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