[读懂科学]中国首次发现由“化学键合”形成的塑料岩石
清华大学团队在国际期刊发表论文
“岩石表面石英砂与塑料碳发生化学键合”
“塑料岩石因侵蚀导致污染严重”
塑料是人类制造的人造物质。然而,随着在土壤中长期累积,开始呈现出向“地质矿物”转化的趋势。实际上,最近在中国首次发现了一种新型“塑料岩石”。这类岩石并非只是塑料与岩石简单混合,而是处于化学结合状态,这令科学家感到震惊,也说明微塑料污染问题已经十分严重。
中国清华大学研究团队近日在中国南部广西壮族自治区河池市一条小溪中发现了被塑料包覆的岩石,并向国际学界作了报告。该团队在本月3日发表于国际学术期刊《环境科学与技术》(Environmental Science and Technology)的论文中称,他们首次在自然环境中发现了岩石与塑料发生化学结合的实例。常用于塑料袋的聚丙烯以及农业用薄膜(聚乙烯)等在小溪周边土壤中长期累积、腐蚀后,被吸附到岩石表面。
研究团队在发现这块岩石后,利用光谱仪进行分析,结果显示,表面聚乙烯薄膜中的碳原子在氧原子的作用下,与岩石内部的硅发生了化学结合。参与研究的Hou Deyi教授表示:“这种原子间结合疑似是由于来自太阳的紫外线照射或微生物代谢活动所致”,“聚丙烯薄膜附着在石头上,与其说是(人为的)化学结合,不如说是(自然产生的)物理作用导致的结果”。
这种“塑料石”既会影响地球地质结构,又会在侵蚀过程中成为微塑料污染源,引发担忧。微塑料可通过大气和海洋远距离扩散,渗入植物组织,并在鱼类或鸟类将其误认为食物而摄入后不断累积。近期接连有研究结果指出,微塑料也可能对人体构成严重威胁。
实际上,研究团队为了确认他们发现的塑料石在周边扩散了多少微塑料,在实验室中模拟了周期性泛滥的小溪环境,让从小溪中发现的塑料薄膜碎片在其中暴露并进行观察。结果发现,与垃圾填埋场、海水和海洋沉积物等环境相比,此类环境中产生的微塑料数量要多得多。
早在2020年,巴西也曾发现塑料瓶盖、耳环等熔化后与沉积岩结合形成的岩石,被命名为“安特罗波基纳斯”(anthropoquinas)。有部分科学家将其视为一种新型地质物质,并命名为“塑料岩屑”(plastiglomerates)。
长期研究安特罗波基纳斯的Gerson Fernando,巴西南大河联邦大学地球科学教授,就此次研究表示:“尚不能确定这是否发现了塑料与岩石的一种全新的复合体”,但“这是一种在淡水环境中形成的首例塑料—岩石复合体,此前相关研究大多集中在垃圾填埋场、海洋和海岸,对(塑料与岩石等物质间相互作用)进行探讨。本次研究有望丰富关于地质过程与塑料相互作用的相关讨论”。
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