来自钻石光源的一个研究小组的一项新研究着眼于微塑料废物如何在淡水和海水中与氧化锌(ZnO)纳米材料相互作用。它还在相同的条件下评估了一种基于zno的防晒霜和一种含有微珠成分的去角质洗面奶。
他们的研究结果证实，锌聚集体/微聚合物的混合物从商业产品中自然滤出/释放出来，这对鱼类和其他食物链中的水生生物造成了令人担忧的环境影响，它们可能在吞下这些微塑料的同时摄入锌颗粒。
这项名为“了解微塑料/纳米材料组合暴露的环境风险:揭示环境解决方案中聚苯乙烯微塑料吸附后的ZnO转化”的工作发表在《全球挑战》上。来自英国国家同步加速器的团队包括一名学生Tatiana Da-Silva Ferreira，她在爱丁堡大学参加了钻石公司为期12周的“暑期实习”计划。
这使得攻读科学、工程、计算机或数学学位的本科生(希望获得一等或二等以上荣誉学位)可以在戴蒙德的多个不同团队中获得工作经验。该研究的主要作者，钻石光束线科学家Miguel Gomez Gonzalez赞扬了正在瑞士攻读博士学位的Tatiana，因为她对这个环境项目的启动做出了关键贡献。
在解释这项研究的动机时，米格尔说，他们都看到了近几十年来，工程纳米材料(比人类头发细1000倍的微小颗粒)的制造急剧增加，这不可避免地导致了它们对环境的释放。
同样，氧化锌(ZnO)由于其在电子、半导体和抗菌方面的有利用途而成为最丰富的纳米材料之一。与此同时，塑料垃圾变得无处不在，可能会分解成更小的碎片，称为微塑料。
它们也很小，但比纳米材料大100倍。由于这两种元素被处理得越来越频繁，他们决定研究它们在淡水和海洋中可能结合时的命运，并帮助进行更准确的环境风险评估。
为了使他们的研究更贴近现实世界，研究小组测试了一种含有氧化锌的防晒霜，氧化锌通常用于阻挡紫外线辐射。他们让防晒霜在不同的环境溶液中孵育一周，然后添加微塑料一天。目的是检查氧化锌是否会从防晒霜中出来并粘在这些微塑料上。
他们还使用了含有微小塑料珠的面部磨砂膏。结果清楚地表明，在这两种情况下，氧化锌(无论是纯的还是从防晒霜中浸出的)都粘附在微塑料上，这表明它也可能发生在我们的河流和海洋中。
冈萨雷斯评论说:“氧化锌，无论是纯纳米材料还是从防晒霜中释放出来的氧化锌，都能粘附在非常小的塑料片上，这一能力具有重大意义。这些塑料甚至可以来自日常用品，比如去角质洗面奶。在这项研究中，我们发现微塑料可以携带更小的锌颗粒从一个地方到另一个地方。因此，鱼类或其他水生生物可能会吞下这些微塑料，同时摄入锌颗粒。”
“我们需要了解这种工程氧化锌进入淡水后是如何变化的，以及有多少氧化锌会附着在小塑料废物上。这对让每个人都意识到这一点很重要，从制造这些产品的人到监管这些产品的人，都意识到它们可能对我们的环境造成的潜在危害。我们需要更好的废物管理规则，尤其是与这些微小颗粒有关的规则。”
“随着我们继续生产越来越多的这些微型和纳米颗粒，它们对我们环境的影响将继续增长。因为它们是如此持久，它们会对不同的生物构成风险，最终甚至会进入我们的食物。这是我们不能忽视的问题。”
谈到2021年暑期实习学生Tatiana Miguel的贡献，他强调了钻石学习项目为学生提供的巨大机会。
“Tatiana在优化纳米材料7天稳定的条件方面做得很好，然后是微塑料和纳米材料的24小时孵育。此外，她还改进了过滤方案和孵育期后微塑料的分离。同样，她进行了非常初步的扫描电子显微镜分析，揭示了纳米材料吸附到塑料表面。因此，她的贡献对这个环境相关项目的整体成功至关重要，”冈萨雷斯补充道。
米格尔感谢冈萨雷斯和戴蒙德说:“这次经历确实加深了我对环境化学和学术研究的兴趣。它也给了我足够的背景和信心来攻读硕士学位，现在又攻读博士学位。我真的很高兴我能从事这样一个有趣的项目，更高兴你选择深入研究它。”
研究小组将一些纯氧化锌颗粒(大小从80纳米到200纳米不等)放在不同的环境溶液中培养一周，让它们自然稳定下来。然后，他们将它们与小的聚苯乙烯微球(直径约900毫米，约一粒沙子大小)混合，并在一起搅拌一天。
在清洗和漂洗微塑料后，他们发现氧化锌被吸附在塑料表面。这是通过扫描电子显微镜看到的，使用的是非常强大的显微镜。这证实了微塑料和氧化锌可以在我们的水体中相互作用，这可能会影响它们对环境的影响。
然后，研究小组使用钻石光源(一个电子加速器设施)产生的x射线检查了这些覆盖着氧化锌的微塑料。Diamond的I14光束线可以将x射线塑造成纳米大小，使其成为世界上最适合这种详细工作的设备之一。在纳米x射线束周围对样品进行快速扫描，使荧光探测器能够捕获样品中所含每种元素的详细图像。
在这项工作的同时，另一种x射线技术被称为x射线吸收近边缘结构光谱(XANES)，用于检查氧化锌在吸附到微塑料上以及在淡水中培养一周后发生了什么样的化学变化。
冈萨雷斯补充说:“我们发现氧化锌已经转化为不同类型的锌相关颗粒。其中一些新粒子(硫化锌)形成得很快，而另一些形成得较慢，但更稳定(磷酸锌)。这揭示了氧化锌在环境中如何表现的宝贵信息。”
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