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我校李成涛副教授团队在土壤微塑料研究领域取得新进展

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。

该研究成果可从质量范围可调控的土壤中提取不同类型、不同粒径的微塑料,其适用密度范围广,所需曝气量小,过滤速度快耗时短,自动循环连续流动提取,操作简单分离耗时短,在极大避免沉降土壤被破坏的同时使含有微塑料的上层溶液过滤,单步平均回收率达92%以上,分离提取效率高,一般适合分离提取密度、粒径相对较大的可生物降解与不可降解微塑料,且浮选溶液低毒性低成本,可循环使用,环境友好且经济,可为土壤中微塑料的分离提取提供参考。该研究自2021年3月份公开发表,目前已被他引6次。

同时,李成涛副教授团队还以城市生活垃圾卧式风力分选机的工作原理为启发,设计了土壤微塑料工程化风选分离回收装置,减少微塑料对土壤及其组分的污染,提高经济作物产量;同时对装置结构及工作参数进行模拟,对比分析了不同参数下土壤微塑料的分离回收效果,建立了风选装置参数调整体系和最适参数组合,论证了风选法工程化应用于土壤中微塑料分离回收的可行性,为进一步利用风选法大规模分离土壤微塑料提供技术支撑和实践经验。通过本装置回收的微塑料可实现二次回收循环利用,减少农用塑料在使用后的废弃和排放,通过循环利用节省塑料原材料石化能源的消耗,从而实现节能减排的目标。

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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