新研究发现生物基塑料和塑料混纺纺织品不会在海洋中生物降解

塑料污染在社会中似乎无处不在，虽然塑料袋、杯子和瓶子可能首先浮现在脑海中，但塑料也越来越多地用于制造服装、地毯和其他纺织品。

加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所24月<>日发表在《PLOS One》杂志上的一项新研究首次追踪了天然、合成和混纺织物直接在海洋中生物降解的能力。

主要作者Sarah-Jeanne Royer在Ellen Browning Scripps纪念码头进行了一项实验，发现天然和木质纤维素织物在一个月内降解。合成纺织品，包括所谓的可堆肥塑料材料，如聚乳酸(PLA)和纺织品混合物的合成部分，即使在海洋中浸泡一年多后也没有显示出降解的迹象。

“这项研究表明需要标准化测试，以查看可堆肥或可生物降解的材料是否真的在自然环境中生物降解，”Royer说，他在斯克里普斯海洋学Dimitri Deheyn实验室的博士后学者中进行这项研究。Royer目前仍作为夏威夷太平洋大学的访问学者隶属于斯克里普斯海洋学。“在工业环境中可能生物降解的东西不一定在自然环境中生物降解，最终可能成为海洋和环境污染物。

在智利和肯尼亚，垃圾填埋场堆满了堆积如山的扔掉的衣服，这些令人震惊的图像显示了快时尚的全球影响。据估计，现在有62%的纺织品(68万吨)由塑料纤维和塑料混合物制成，它们可以在环境中持续数十年到数百年。合成纺织品还因微纤维在常规穿着和洗涤过程中脱落而造成塑料污染。大多数洗衣机的设计目的不是过滤微纤维，然后最终进入废水，最终进入海洋。

由玉米淀粉或甘蔗等可再生自然资源制成的生物基塑料已被作为塑料问题的潜在解决方案进行销售。PLA是生物基塑料市场中的一种聚合物，通常被标记为可生物降解和可堆肥。该团队选择这种纺织品进行研究，因为它广泛用于替代油基材料。

在实验中，使用了十种不同类型的织物，包括木质纤维素(商业上称为莱赛尔、莫代尔和粘胶纤维);天然纤维素(有机初剪棉和非有机初剪棉);生物基塑料;油基塑料(聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚丙烯)，以及莱赛尔与聚酯和聚丙烯混合的织物混合物。所有这些都在纺织工业中常用。聚对苯二甲酸乙二醇酯是一种聚酯，通常作为再生纺织品销售。聚丙烯用于纺织品、地毯、土工布、包装材料和口罩等一次性医用纺织品。

纺织品样品被放置在部署在海面和海底约10米(32英尺)深的流通容器中。每七天检查一次样品并拍摄图像，并从重复样品中取出小块样品，以便在实验室中进一步检查。这包括扫描电子显微镜以高分辨率检查纤维，以及拉曼光谱以获取有关纤维化学成分和分子结构的信息。然后再次将样品浸没在海面上，在海面持续了231天，在海底持续了196天。

斯克里普斯码头实验结束后，样品被转移到斯克里普斯海洋学的实验水族馆，在那里样品暴露在流动的海水受控条件下。虽然天然纤维素基纺织品在30-35天内反复分解，但油基和生物基材料即使在总共428天后也没有显示出分解的迹象。

“天然的纤维素基材料将在大约一个月内分解，因此我们将在旧样品分解后交换新样品，”罗耶说。“天然样品被复制了五次，而塑料样品在一年多的时间里保持不变。

通过电子显微镜检查样品使斯克里普斯海洋生物学家Dimitri Deheyn，该研究的资深作者，能够测量每种纤维的大小和结构。随着时间的推移，天然纤维变得越来越薄，而塑料纤维的直径保持不变，没有生物降解的迹象。该研究的共同作者Francesco Greco在中国西北大学地质系进行了拉曼光谱分析，研究了纤维的结构化学降解。现在魏茨曼科学研究所的Greco发现纤维素基材料的化学指纹发生了显着变化，而生物基和油基塑料保持不变。

将天然纤维股与生物基或油基塑料股交织在一起的纤维混合物通常被推广为完全由合成塑料制成的纺织品的更可持续的替代品。然而，这项研究表明，只有纤维的天然部分降解，混合物的塑料部分保持完整。

此外，由一家独立公司在封闭系统生物反应器中测试了相同类型的织物，该公司在封闭的室内系统中复制海洋环境。生物反应器允许使用织物作为养分来测量微生物活动产生的二氧化碳百分比，因此用作测量生物降解性的代理。纤维素基材料在28天内表现出完全生物降解，而油基和生物基纤维没有任何生物降解迹象。

研究作者指出，作为生态有前途的材料销售的生物基聚乳酸塑料，以及油基聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚丙烯，是人为污染的重要来源，这些材料在自然环境中如何发挥作用的命运应进一步探索。

“这项比较研究强调了我们的语言对塑料的重要性，”Deheyn说。“事实上，像PLA这样的生物塑料，通常被认为是在环境中可生物降解的，因为它包含前缀'生物'，实际上并非如此。

鉴于这些结果，Royer和团队希望消费者能够更加意识到自己选择的力量。

“担心超细纤维塑料污染的消费者应该注意他们购买的材料，”罗耶说。“我们都应该减少购买服装，选择高质量的纤维素基材料，如棉花、美利奴羊毛或羊毛，这些材料会持续更长时间，或者寻找更循环和可持续的选择，重新利用服装交换和什么都不买团体等物品。

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