隨著(zhù)塑料制品成為我們日常生活中不可或缺的一部分，它們帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題也日益受到全球關(guān)注。塑料生產(chǎn)過(guò)程中會(huì )存在大量添加劑的使用，這些添加劑本身的毒性效應使其成為塑料生態(tài)風(fēng)險的重要組成。了解塑料中添加劑的環(huán)境行為是評估其生態(tài)風(fēng)險的前提條件，而在真實(shí)環(huán)境中，塑料中添加劑的環(huán)境行為除了被各種理化參數控制外，還可能受到生物活動(dòng)的影響。近日，中國科學(xué)院水生生物研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)水生所）吳辰熙團隊的一項研究，從塑料表面生物膜作用的角度出發(fā)，為塑料中鄰苯二甲酸酯類(lèi)添加劑的環(huán)境行為提供了新的見(jiàn)解。

鄰苯二甲酸二異辛酯（DEHP）被認定為內分泌干擾物，雖然其存在嚴重的健康和生態(tài)風(fēng)險，但至今仍能在大量塑料制品中被發(fā)現。有調查顯示聚氯乙烯（PVC）塑料中DEHP的最大添加量能超過(guò)60%。塑料中DEHP的釋放被認為是環(huán)境中DEHP的重要來(lái)源。而吳辰熙團隊的研究發(fā)現，在進(jìn)入水環(huán)境后，塑料表面形成的自然生物膜會(huì )作為一種新生界面對塑料中DEHP向外界遷移轉化的過(guò)程產(chǎn)生重要影響。

研究團隊發(fā)現，在30天的實(shí)驗周期中，與無(wú)生物膜對照組相比，雖然表面生物膜的存在使水中的DEHP濃度降低了0.8到11.6倍，但卻使水中DEHP的主要降解產(chǎn)物——鄰苯二甲酸單乙基己酯（MEHP）——的濃度增加了2.3至57.3倍。同時(shí)，有大量的MEHP和DEHP殘留在了生物膜中。若將水中和生物膜中的DEHP及MEHP總量相加，生物膜組的總DEHP釋放量最高可達無(wú)生物膜組的73倍。大部分釋放的DEHP都殘留在了生物膜中，并被降解。此外，本研究還發(fā)現塑料中的DEHP含量以及塑料材料的厚度和制作工藝都會(huì )影響表面生物膜對DEHP釋放的作用。

該研究表明，表面生物膜可以顯著(zhù)增加塑料中添加劑的釋放，與此同時(shí)，表面生物膜作為塑料與周?chē)h(huán)境間的新界面，又可以通過(guò)阻隔、吸附和降解等作用影響這些釋放出來(lái)的塑料添加劑在環(huán)境中的遷移轉化過(guò)程。由于進(jìn)入水環(huán)境中的塑料不可避免的會(huì )被生物膜附著(zhù)，因此這一新生界面的作用在真實(shí)環(huán)境中顯得尤為重要。未來(lái)的研究應致力于探索塑料添加劑在不同生物膜組成下的遷移動(dòng)力學(xué)和歸宿，并評估生物膜富集塑料添加劑所帶來(lái)的生態(tài)風(fēng)險。

水生所吳辰熙團隊常年致力于水環(huán)境中微塑料及其相關(guān)污染物的環(huán)境行為和生態(tài)風(fēng)險研究。團隊成員熊雄副研究員長(cháng)期關(guān)注重要塑料添加劑鄰苯二甲酸酯類(lèi)塑化劑的環(huán)境行為，近年來(lái)評估了快遞塑料袋（Xu et al.,2020）和兒童桌墊（Zhao et al.,2023）中的塑化劑污染情況和釋放風(fēng)險，研究了塑料微型化過(guò)程對塑化劑釋放的影響（Zhao et al.,2022）。本研究的成果進(jìn)一步豐富了對真實(shí)環(huán)境塑料中添加劑環(huán)境行為的認識，近期以《Effect of Biofilm Forming on the Migration of Di(2-ethylhexyl)phthalate from PVC Plastics》發(fā)表在了《Environmental Science & Technology》上。趙娥博士為論文的第一作者，熊雄副研究員為論文通訊作者，該研究得到國家自然科學(xué)基金面上項目（42377400 和52070190）以及中國科學(xué)院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )（2021339）的資助。

圖1 生物膜對塑料中DEHP釋放的影響示意圖

圖2 對照組和生物膜生長(cháng)組在體系中每克塑料DEHP和MEHP的累積遷移量

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.3c09021

參考文獻：

Xu,Z. N.;Xiong,X.;Zhao,Y. H.;Xiang,W.;Wu,C. X. (2020). Pollutants delivered every day: Phthalates in plastic express packaging bags and their leaching potential. Journal of Hazardous Materials,384,121282.

Zhao,E.;Xu,Z. N.;Xiong,X.;Hu,H. J.;Wu,C. X. (2022). The impact of particle size and photoaging on the leaching of phthalates from plastic waste. Journal of Cleaner Production,367.

Zhao,E.,Xiong,X.,Hu,H.,Li,X.,& Wu,C. (2023). Phthalates in plastic stationery in China and their exposure risks to school-aged children. Chemosphere,339,139763.