《Environmental Pollution》：Natural Weathering Reduces Spectroscopic Identifiability of Common Plastics
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摘要要全面了解微塑料污染的严重程度，就需要明白在何种情况下塑料会因风化而无法被准确识别；然而，目前还缺乏针对多种聚合物的自然风化研究。丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）、聚碳酸酯（PC）、高密度聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚乳酸、聚丙烯（PP）、高抗冲聚苯乙烯（HIPS）、
摘要
要全面了解微塑料污染的严重程度，就需要明白在何种情况下塑料会因风化而无法被准确识别；然而，目前还缺乏针对多种聚合物的自然风化研究。丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）、聚碳酸酯（PC）、高密度聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚乳酸、聚丙烯（PP）、高抗冲聚苯乙烯（HIPS）、聚四氟乙烯和聚氯乙烯被置于户外环境中经历了12个月的风化作用。在分析之前，首先对样品表面进行清洁，以去除可能影响聚合物识别的杂质。光学显微镜观察发现，超声清洗会导致样品表面出现裂纹；而用乙醇擦拭去除杂质的简单方法则能最大程度减少表面损伤。对于ABS、PC、PET、PP和HIPS而言，随着风化时间的增加，通过光谱与Open Specy参考库比对来识别聚合物的准确性逐渐降低；在风化程度较轻时，拉曼光谱比傅里叶变换红外光谱更难被准确识别。其中，ABS、PP和HIPS在聚合物识别难度、扫描电子显微镜检测到的形态变化以及峰高变化方面表现得最为明显。峰高的显著变化通常发生在亚乙烯基、C-O和C=O基团上，这与氧化降解过程一致。研究还表明，Sb2O3添加剂可能存在晶体结构变化，且黑色塑料比白色塑料更耐氧化。大块塑料的破碎会直接产生微塑料，不同类型的聚合物所形成的微塑料颗粒大小也有所差异。这些研究结果表明，自然风化会逐步降低聚合物的识别准确性，这意味着目前对塑料污染的评估可能存在低估现象。因此，在估算微塑料数量时，必须充分考虑聚合物特有的降解规律、分析方法以及塑料的着色情况。
章节节选
引言
塑料已经大规模生产了几十年，其生物降解需要数百甚至数千年的时间，而且只有少量塑料被回收利用。[1], [2], [3], [4], [5]因此，全球的垃圾填埋场和环境中已积累了超过4900百万吨的塑料废物[3]，这些塑料及其可能含有毒的添加剂会对生态系统造成威胁，尤其是当野生动物摄入这些物质后。[6]在自然环境中，塑料会经历磨损、水解等风化过程，
样品与实验设置
我们购买了以下原始塑料片材：丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS，由Stephen Webster Plastics公司提供，产品编号为107002）、聚碳酸酯（PC，来自The Plastic Shop，厚度为0.75毫米）、高密度聚乙烯（HDPE，同样来自The Plastic Shop，呈乳白色，厚度为1毫米）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET，品牌为Mylar，型号为RS，编号为785-0795）、聚乳酸（PLA，来自eco-craft公司，产品编号为SSBIO3）、黑色聚丙烯（PP，型号为RS，编号为785-0805）、白色聚丙烯（PP，型号为RS，编号为7757797）、黑色高抗冲聚苯乙烯（HIPS，由Stephen Webster Plastics公司提供，产品编号为107222）、白色高抗冲聚苯乙烯（HIPS，同样来自Stephen Webster
清洁过程的评估
为了评估不同清洁方法的适用性，我们比较了两种清洁方式：
- 1.
将样品放入超声清洗槽中的无水乙醇中，处理时间为15分钟。
- 2.
用无尘纸蘸取无水乙醇，轻轻擦拭样品表面。
使用超声清洗槽清洗经过1个月风化的ABS样品时会导致其表面出现裂纹（见图S5）。因此，一些先前报告中提到的塑料出现裂纹的现象，很可能至少部分是由于在清洗样品时采用了某种清洁方法所导致的
环境影响
由于风化作用，塑料的光谱会发生变化，其中最明显的是由于氧化作用导致亚乙烯基、C–O和C=O基团含量增加，这使得通过参考库来识别聚合物的准确性下降。这一现象在ABS、PP和HIPS中最为突出，这类聚合物在傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱的峰高、置信度以及表面形态方面也发生了最大的变化。由于这类聚合物最容易变得无法被准确识别，因此在相关环境研究中很可能会被低估。这就带来了另一个问题，因为
作者贡献说明
Anna Gilbert：文章撰写——审阅与编辑、原文撰写、可视化处理、结果验证、软件应用、项目管理、方法设计、实验研究、正式分析、数据整理、概念构思。 Roland Gehrels：文章撰写——审阅与编辑、结果验证、研究指导、方法设计、资金筹集。 Mark E Hodson：文章撰写——审阅与编辑、结果验证、方法设计。 Roland Kr?ger：文章撰写——审阅与编辑、结果验证、研究指导、方法设计
未引用参考文献
[52]; [53]; [54]; [55]; [56]; [57]; [58]; [59].
利益冲突声明
? 作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知利益冲突或个人关系。
致谢
我们要感谢Dave Hay在帮助将样品放置到屋顶上以及监督样品采集工作方面所给予的帮助，同时也要感谢Jake Spong在Anna E. R. Gilbert无法亲自采样时的协助。
本研究得到了自然环境研究委员会（NERC）的资助[资助编号为NE/S00713X/1]。为便于公众获取研究成果，作者已为基于本研究的已被接收稿件申请了知识共享署名许可（CC BY）。
Anna E.R. Gilbert|Mark E. Hodson|Roland Kr?ger|W.Roland Gehrels
英国约克大学环境与地理系，环境大楼，约克市YO10 5NG
