阻燃塑料颗粒中锑的浸出与生态毒性

发布时间：2020-04-16 04:22

【摘要】：随着高分子材料行业的迅速发展,塑料在人们日常生活中广泛应用,但由于其易燃性容易引起火灾,燃烧后的塑料处理不当会生成更多的微塑料,易携带污染物进入到环境介质当中,具有潜在的生态危害。阻燃塑料中通常会添加三氧化二锑以提高其阻燃性能。锑已被认为是全球性的污染物,具有长距离迁移性,其毒性和环境效应引起国际上的高度关注。为了对含有重金属锑的微塑料的环境行为及毒性作进一步了解,科学评价其生态环境风险,本文以含有三氧化二锑的阻燃聚丙烯塑料为研究对象,利用管式炉实验以及万能拉力材料试验机实验,对火灾现场及日常生活场景进行模拟,研究不同温度、不同气氛下以及不同的外力条件对阻燃聚丙烯塑料母粒生成阻燃微塑料的影响,并对阻燃微塑料进行粒径分析,借助拉曼光谱和红外光谱对阻燃微塑料进行表征。同时将阻燃微塑料暴露在不同的环境介质中,将阻燃微塑料置于不同水体中进行重金属锑浸出实验,探究在不同水体中锑的浸出规律并探究浸出液对铜绿微囊藻的生长胁迫影响;对土壤溶解性有机质进行荧光淬灭滴定,研究锑与溶解性有机质的络合机制。并将阻燃微塑料与土壤混合并用于玉米的培养,探究重金属锑在玉米组织中的污染特性以及锑对玉米的胁迫效应。结果表明:(1)在150-700℃温度范围内,当温度达到250℃时开始生成微塑料,燃烧温度的升高以及施加外力的增加会促进阻燃聚丙烯塑料母粒生成更多的阻燃微塑料,燃烧气氛对微塑料的生成影响较小;阻燃聚丙烯塑料生成的微塑料粒径在200-3500μm范围内,其中20-100μm粒径段数量最多,且随着粒径的增加,微塑料的数量也逐渐减少;燃烧温度会对阻燃微塑料的结构产生影响,随着温度的升高,阻燃聚丙烯塑料结构的破坏情况越严重,所含阻燃剂三氧化二锑也随温度的升高越来越少,700℃条件下挥发最多,但仍有剩余。燃烧气氛对阻燃微塑料的结构无明显影响;燃烧温度和燃烧气氛都会对锑在阻燃微塑料中的富集产生影响。随着温度升高,锑在阻燃聚丙烯塑料中的富集系数越来越低,高温条件下,氮气气氛更利于锑在阻燃微塑料中的富集。(2)所有阻燃微塑料在河水,海水和腐殖酸溶液中均存在锑浸出情况,450℃、氮气条件下燃烧后的阻燃微塑料在河水中锑浸出浓度均超标。阻燃微塑料的前处理燃烧温度及其本身锑含量会影响其在水体中锑浸出量,在0-450℃温度范围内,随着燃烧处理温度的升高导致阻燃微塑料在水体中的锑浸出量越多;腐殖酸浓度升高促进了与锑的配位能力,导致在溶液中锑浸出量也随之增多;分别使用OD_(680)和F_v/F_m反应铜绿微囊藻生长状况和光合强度,随着浸出液中锑浓度的升高会抑制其生长及光合强度,但低浓度下会促进铜绿微囊藻的光合强度。(3)根际溶解性有机质和非根际溶解性有机质是锑的强配位体,能够与锑产生很好的络合反应,且根际溶解性有机质与锑的结合能力要强于非根际溶解性有机质,能促进含三氧化二锑阻燃微塑料在土壤中Sb的释放。根际溶解性有机质中含有的可溶性微生物副产物与锑的结合能力要强于腐殖酸。玉米可以从添加有含锑阻燃微塑料的土壤中吸收重金属锑,被吸收的锑主要富集在玉米的根部,且地下组织部分锑的积累量要高于地上组织积累量,从地下组织到地上组织的转移系数在0.65-0.73之间。随着土壤中添加的阻燃微塑料的增多,导致土壤中含锑量的增加。锑可以对玉米幼苗及根系生长产生抑制效应,同时也会抑制光化学效率。
【图文】：

151 (a) 低温工况处理后阻燃 PP 的红工况外光谱 (b) 高温工况处理后阻燃 PP工况外光谱re 2-1. (a) Infrared spectrum of flame retardant PPafter low temperature trea) Infrared spectrum of flame retardant PPafter high temperature treatment燃烧工况处理后的阻燃 PP 塑料的红外光谱如图 2-1 所示，可以发现相同但燃烧气氛不同的情况下，阻燃 PP 塑料红外光谱图无明显差异位置相似，但是没有重叠。在低温和高温处理后，，阻燃 PP 塑料的红

17(a) 处理后的阻燃 PP 在 0~500 cm-1波段的拉曼光谱 (b) 处理后的阻燃-1波段的拉曼光谱 (c) 处理后的阻燃 PP 在 2800~3000 cm-1波段的拉曼光2-2 (a) Raman spectroscopy of the treatedflame-retardant PPin the 0-500cspectroscopy of treatment of the flame-retardant PP in the 500-1500 cm-1tra of Flame Retardant PPin the 2800~3000 cm-1bandP 塑料的拉曼特征峰的范围主要集中在 50~1500 cm-1和 2800~30范围内。如图 2-2 所示，空白对照组的阻燃 PP 塑料有 809 cmcm-1、1151cm-1、1168cm-1、1331cm-1和 2840cm-1、2884cm-1、2-1和 2953 cm-1主要 PP 振动峰。809 cm-1、1151 cm-1和 1168 cm-1 C-C 伸缩振动引起的，841 cm-1和 987 cm-1处振动峰是都是由
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X171.5

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本文编号：2629380