对抗纳米塑料

大多数人都知道微塑料污染的危害--这些微小的塑料碎片在我们的海洋、水道甚至地球的偏远地区无处不在。但是，一种更小、更隐蔽的塑料污染形式--纳米塑料--正受到科学家们的关注。这些尺寸为百万分之一米或更小的微粒对环境和健康造成的风险刚刚开始被发现。

捷克共和国的一个研究小组开发出了新工具，不仅能检测水样中的纳米塑料，还能去除它们。该研究小组由布尔诺理工大学的 Martin Pumera 博士领导，在最近发表于《美国化学学会纳米科学》（ACS Nanoscience）的一篇研究论文中介绍了他们的研究成果。他们的工作为我们更好地了解和修复环境中的纳米塑料污染带来了希望。

什么是纳米塑料？与微塑料一样，纳米塑料也是塑料碎片的微小碎片，它们是在环境退化和磨损过程中从较大的塑料制品中分离出来的。常见的来源包括合成纤维织物在洗涤过程中脱落的微纤维、塑料包装以及在道路上磨损的轮胎。

但与较大的塑料颗粒相比，纳米级塑料颗粒具有新的化学和物理特性。它们极小的尺寸意味着纳米塑料更容易渗透生物组织和细胞。还有证据表明，它们可能会成为运输其他有毒污染物的载体。虽然迄今为止微塑料受到了更多的关注，但纳米塑料的潜在危害需要重点研究，因为在发现微塑料的地方就可能存在纳米塑料。

由于纳米塑料的尺寸极小，只有 100 纳米或更小，因此检测纳米塑料尤其具有挑战性。现有的显微镜和光谱学等微塑料识别技术往往无法区分或量化纳米塑料。Pumera 的研究小组通过开发一种结合光致发光光谱的荧光标记方法来解决这一问题。

在实验中，研究人员用疏水性染料尼罗河红对纳米塑料样品进行染色，尼罗河红会选择性地与塑料聚合物结合。用特定波长的光激发染色纳米塑料，使其发出特征荧光，这种荧光可以用分光荧光仪测量。通过校准过程，他们能够将荧光信号的强度与溶液中纳米塑料的浓度联系起来，从而首次实现了一种简便的方法来量化纳米塑料，其浓度可低至每毫升水中 108 个颗粒。

"Pumera 解释说："这种染色和荧光检测技术为分析纳米塑料提供了一种简单、快速的替代方法，可以替代质谱法等更复杂、更昂贵的方法。"Pumera 解释说："它可以广泛应用于监测和研究这种新兴污染物的环境实验室。

在开发出一种检测纳米塑料的方法后，研究人员将注意力转向了从水样中去除纳米塑料。为此，他们使用了 "纳米机器人"--由氧化铁制成的微小磁性颗粒，大小仅为 180 纳米。当施加旋转磁场时，这些纳米机器人能够主动成群结队地与溶液中的纳米塑料碰撞，并通过静电作用将它们捕获在其表面。

然后，可以使用更强的外部磁铁将纳米机器人和捕获的纳米塑料一起从水中移除。Pumera 的研究小组发现，他们的磁性纳米试剂能够在短短两小时的处理时间内，从添加了纳米塑料的水样中封存 90% 以上的纳米塑料。

"Pumera 指出："清除是纳米塑料污染解决方案的关键部分，我们的纳米机器人提供了一种从环境中提取纳米塑料的有效方法。"通过整合检测和清理工具，我们旨在为研究人员和监管机构提供更好的方法来研究纳米塑料并制定补救策略。

近年来，微塑料备受关注，而纳米塑料则是一个需要更多探索的新兴前沿领域。凭借颠覆性的染色和纳米机器人技术，Pumera 的团队在实现这一关键研究方面迈出了重要的一步。与以往零敲碎打的研究相比，他们的灵敏检测和有效提取的双重方法是一大进步。

如果成功推广和实施，它将彻底改变我们在全球范围内监测纳米塑料污染以及减少其积累和扩散的能力。进一步的优化工作将侧重于将该方法扩展到各种塑料聚合物类型，并定制荧光染料，以优化不同粒径和成分的可视化效果。

有科学证据表明，更小的颗粒可能会带来更高的生物风险，因此塑料渗透到纳米级环境中的前景引发了人们的严重关切。有了观察和净化纳米塑料污染水的新能力，我们在了解--并希望减轻--纳米塑料对生态系统和公众健康的威胁方面迈出了关键的一步。纳米塑料污染体积微小，但潜在影响巨大，需要我们日益关注并采取补救措施。

参考文献

1. https://doi.org/10.1021/acsnanoscienceau.4c00002

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