棉涤混纺织物微塑料释放机制解析：基于纤维识别的定量研究新方法

微塑料污染已成为全球环境挑战，其中纺织品是重要来源。针对当前研究多聚焦纯涤纶织物而忽视更常用的棉涤混纺织物这一问题，Deakin University研究人员开发了一种基于硫酸消解的化学分离方法，首次实现了混纺织物中涤纶微塑料的精准定量。研究发现棉涤混纺织物的微塑料释放量显著高于纯涤纶织物，且织物结构和混纺比例影响显著。该研究为评估纺织品微塑料环境排放提供了可靠方法，对制定可持续纺织政策具有重要指导意义。

　　

微塑料污染正以惊人速度渗透全球生态系统，从深海鱼类的内脏到人类胎盘组织中都检测到其存在。其中纺织品被认为是微塑料污染的重要来源，特别是占全球纺织品产量52%的聚酯纤维（PET）。然而当前研究存在明显盲区：绝大多数实验仅关注100%涤纶织物，而实际应用中占比更大的棉涤混纺织物（如床单、衬衫等）的微塑料释放行为却鲜有研究。更关键的是，现有检测方法无法区分混纺织物释放的纤维中哪些是可降解的棉纤维，哪些是持久性污染物PET，这导致微塑料排放量被严重高估。

针对这一技术瓶颈，澳大利亚迪肯大学前沿材料研究所（Deakin University, Institute for Frontier Materials）的研究团队在《Environmental Pollution》发表突破性成果。研究人员创新性地将ISO 1833-11标准中的硫酸消解法改良应用于微塑料研究，通过75%硫酸在50°C下选择性溶解棉纤维而保留PET纤维，结合SEM、FTIR和TGA等多维验证，建立了首个能精准量化混纺织物PET微塑料释放的方法体系。

关键技术包括：采用符合ISO 4484-2标准的模拟洗涤系统，使用Anodic alumina薄膜过滤收集纤维碎片，通过优化浓度的硫酸溶液（75%）实现棉/PET分离，并利用显微傅里叶变换红外光谱（micro-FTIR）和热重分析（TGA）进行成分验证。特别选取商业洗衣房废水中提取的纤维浆料作为真实环境样本进行方法验证。

【织物结构与脱落特征】
SEM观测显示，纯涤纶PE-P织物使用长丝纱线，表面光滑少有纤维末端；而混纺织物采用短纤纱线，存在大量纤维断头。洗涤后棉纤维呈现典型断裂形态，涤纶纤维则显示熔融球状末端，这是织物前处理中烧毛工艺的特征标记。

【定量分析突破】
重量测定揭示惊人发现：棉涤混纺织物总纤维脱落量是纯涤纶的2-3倍。经酸处理后，PC-50P（50%涤纶）、PC-40P（40%涤纶）和PC-50S（50%涤纶缎纹）织物中PET微塑料占比分别为63.3%、37.5%和76.9%。缎纹织物因交织点少、结构松散，其PET释放量显著高于平纹织物。

【尺寸分布特征】
图像分析显示棉纤维碎片长度多集中在500-1000μm，而PET微塑料主要在<250μm范围。值得注意的是，约15%的PET纤维达到700±400μm，该尺寸微塑料已被证实可导致肺部损伤。

【商业样本验证】
对商业洗衣房废水的分析显示，纤维浆料中85%为棉纤维，15%为PET微塑料。FTIR光谱证实处理后样品仅保留PET特征峰（1717cm^-1酯基振动和724cm^-1芳香环振动），SEM观测显示棉纤维被完全去除。

这项研究从根本上改变了我们对纺织品微塑料释放的认知。结果表明，广泛使用的50/50棉涤混纺织物每次洗涤释放约0.4mg/g PET微塑料，按200次洗涤周期计算，每克织物将释放80mg微塑料——这远超纯涤纶织物的释放量。研究同时揭示了织物结构的重大影响：缎纹组织因结构松散，其PET释放量比平纹组织高40%。

该分离方法的创新性在于解决了硬水环境中Ca²⁺与SO₄^2-生成沉淀干扰测量的技术难题，建议后续研究可采用离子交换树脂预处理。这些发现为纺织品生命周期评估提供了关键参数，对优化织物结构设计、制定洗衣机过滤标准具有直接指导价值。随着全球棉涤混纺市场预计在2033年达到305亿美元规模，该研究成果将为行业可持续发展提供重要技术支撑。