周大旺， 烏 婧， 楊建平， 陳 燁， 吉 鵬， 王華平,

(1. 東華大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院， 上海 201620； 2. 東華大學(xué) 纖維改性材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 201620；3. 東華大學(xué) 紡織產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心， 上海 201620)

自20世紀(jì)初酚醛樹(shù)脂問(wèn)世以來(lái)，塑料制品已深入到社會(huì)的每個(gè)角落，從工業(yè)生產(chǎn)到衣食住行，塑料制品無(wú)處不在[1-2]。塑料是以有機(jī)小分子單體通過(guò)聚合反應(yīng)制備成合成高分子為原料，在一定溫度和壓力下，輔以一定種類(lèi)的添加劑，經(jīng)塑化成型而得[3]。由于塑料具有優(yōu)異的耐久性和成型性，兼具質(zhì)量輕，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)[4-6]而被廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、航空航天業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球塑料制品的年產(chǎn)量已從最初(1950年)的1.5×107t增至2016年的3.35×109t[7]。隨著全球人口持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)塑料制品的需求日益增加。然而，塑料在給人們生活帶來(lái)便利的同時(shí)，也產(chǎn)生了一系列環(huán)境污染問(wèn)題。截止到2015年，全球已形成約6.3×1010t塑料垃圾，其中僅有9%得以回收利用，其余12%被焚燒，79%被垃圾處理廠(chǎng)填埋或隨意丟棄至自然環(huán)境[8]。預(yù)計(jì)到2040年，即使立即采取相關(guān)控制措施，仍會(huì)有約7.1×109t的塑料廢棄物被排放至水生[9-11]和陸地生態(tài)系統(tǒng)[12-14]，將對(duì)人類(lèi)賴(lài)以生存的自然環(huán)境構(gòu)成巨大威脅。

除暴露在水體或陸地中的大塊塑料碎片外，近年來(lái)，微塑料污染問(wèn)題已經(jīng)引起科學(xué)界和社會(huì)民眾的廣泛關(guān)注[15-16]。甚至有研究表明，目前微塑料的豐度已經(jīng)超過(guò)了大塊塑料碎片[17-18]。2004年，Thompson等首次提出“微塑料”的概念，并將微塑料定義為直徑小于5 mm的微小型塑料顆?；蛩槠琜19]，其更被形象地比作海洋中的PM2.5[20]。相比于大塊塑料垃圾，微塑料比表面積更大，這就使得其對(duì)環(huán)境中的重金屬鹽、持久性有機(jī)污染物具有更強(qiáng)的吸附能力，進(jìn)一步加重其毒害作用[21-22]，被生物體攝食進(jìn)而通過(guò)食物鏈的傳遞及富集作用威脅各營(yíng)養(yǎng)級(jí)健康[23-24]。微塑料對(duì)生態(tài)環(huán)境及各物種的危害難以估量。

根據(jù)來(lái)源不同，微塑料分為初生微塑料及次生微塑料[25-26]。初生微塑料是指人為生產(chǎn)的塑料顆粒，初始尺寸小于5 mm。如:洗面奶、牙膏等個(gè)人護(hù)理用品中的塑料微珠[27-28]。而次生微塑料則是指大塊塑料廢棄物經(jīng)環(huán)境因素作用造成分裂和體積減小所形成的尺寸小于5 mm的塑料碎片[29-30]。上述環(huán)境因素包括物理、化學(xué)以及生物過(guò)程，如光照引發(fā)的氧化崩解及微生物的侵蝕作用均會(huì)使大塊塑料碎片化[31]。根據(jù)形狀不同，微塑料主要可分為纖維型、顆粒型、薄膜型、碎片型、泡沫型等[32]。在很多污水處理廠(chǎng)[33]及環(huán)境[34]中，研究人員發(fā)現(xiàn)纖維微塑料占據(jù)微塑料總體比重最高[35-36]。例如，Mason 等通過(guò)對(duì)美國(guó)17個(gè)不同地方廢水處理設(shè)施抽取90個(gè)水樣經(jīng)分析后發(fā)現(xiàn)，每個(gè)設(shè)施平均每天會(huì)釋放超過(guò)400萬(wàn)顆微塑料，其中60%為服裝和其他織物的纖維，34%為塑料微珠，6%為薄膜和泡沫[37]。但目前對(duì)于纖維微塑料的研究很少，其為微塑料的一種重要形態(tài)尚未引起研究人員和社會(huì)的足夠重視。

纖維新材料是未來(lái)全球制造業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一，也是我國(guó)紡織化纖行業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)及可持續(xù)發(fā)展的重大機(jī)遇[38-40]。從產(chǎn)量方面看，2017年全球化纖行業(yè)總產(chǎn)量為7.16×108t。中國(guó)大陸占比高達(dá)68%，我國(guó)是紡織第一大國(guó)的地位毋庸置疑。與錦綸、丙綸、腈綸相比，我國(guó)聚酯纖維產(chǎn)量(主要是滌綸)持續(xù)提升，占據(jù)纖維總產(chǎn)量的75%，是最大的化纖品種。目前，我國(guó)紡織化纖行業(yè)的蓬勃與可持續(xù)發(fā)展，面臨較為嚴(yán)峻的生態(tài)挑戰(zhàn)。除解決紡織印染廢水造成的環(huán)境危害外，纖維微塑料這一新興污染物的出現(xiàn)也成為紡織化纖行業(yè)所面臨的又一挑戰(zhàn)。本文將以纖維微塑料為主題，系統(tǒng)介紹纖維微塑料的主要來(lái)源，揭示纖維微塑料從織物表面脫落的影響因素；同時(shí)，概述纖維微塑料產(chǎn)生生態(tài)危害的原因及作用對(duì)象；并進(jìn)一步歸納整理現(xiàn)階段針對(duì)纖維微塑料污染問(wèn)題的削減策略；最后對(duì)纖維微塑料甚至是微塑料研究領(lǐng)域存在的問(wèn)題提出相關(guān)建議。全文的主要宗旨在于闡明目前纖維微塑料的發(fā)展現(xiàn)狀，并為纖維微塑料削減策略及提升紡織化纖行業(yè)綠色生產(chǎn)提出建議。

1 纖維微塑料的概念及研究現(xiàn)狀

自2004年Thompson等首次提出微塑料的概念以來(lái)，微塑料研究領(lǐng)域發(fā)展迅速。通過(guò)對(duì)近十多年來(lái)微塑料文獻(xiàn)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，此領(lǐng)域的文獻(xiàn)總數(shù)呈逐年增加的趨勢(shì)，研究?jī)?nèi)容主要包括微塑料的檢測(cè)分析方法、地域分布、生態(tài)危害、遷移方式等[41]。以纖維微塑料為主體研究對(duì)象的報(bào)道較少，表明其尚未得到科學(xué)界足夠重視。針對(duì)纖維微塑料的研究，諸多方面存在空白。

為闡明“纖維微塑料”的概念，首先需要與微纖維進(jìn)行區(qū)分。微纖維在紡織化纖行業(yè)存在明確的定義，即線(xiàn)密度小于1 dtex，直徑為3～10 μm的纖維，具有應(yīng)用價(jià)值，多用于桌布、窗簾、運(yùn)動(dòng)服等紡織品中[39]，可在紡織品的生產(chǎn)、使用和洗滌等過(guò)程中脫離，以纖維長(zhǎng)度小于5 mm的狀態(tài)進(jìn)入環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維微塑料[39-40]。而纖維微塑料是微塑料的一種重要存在形態(tài)，屬于環(huán)境污染物范疇。由于纖維微塑料具有高長(zhǎng)徑比的特點(diǎn)，直徑大都為微米級(jí)至亞微米級(jí)，甚至納米級(jí)，Thompson等在微塑料概念中所提及的5 mm尺寸邊界，并不能全面、準(zhǔn)確地概括此種微塑料的特點(diǎn)，因此，纖維微塑料主要指顆粒尺寸小于5 mm且具有高長(zhǎng)徑比的纖維狀塑料碎片。鑒于我國(guó)是紡織大國(guó)，在全球紡織品及纖維加工產(chǎn)業(yè)鏈中具有舉足輕重的地位，研究纖維微塑料有助于推動(dòng)我國(guó)紡織化纖行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

2 纖維微塑料的主要產(chǎn)生原因

為針對(duì)性提出不同來(lái)源纖維微塑料的削減手段和策略，需要厘清纖維微塑料的主要來(lái)源。

1)目前普遍認(rèn)為，紡織品服役過(guò)程中的物理磨損和洗滌維護(hù)過(guò)程是產(chǎn)生纖維微塑料的重要原因?？梢哉f(shuō)每個(gè)人都是纖維微塑料的制造者。洗衣機(jī)的工作原理主要是利用其內(nèi)部產(chǎn)生的排滲、沖刷等機(jī)械作用輔以洗滌劑的潤(rùn)濕和分散，使污垢脫離衣物進(jìn)而達(dá)到清潔的目的[40]。在整個(gè)洗滌過(guò)程中，由于織物在機(jī)桶內(nèi)不斷翻滾、摩擦和攪動(dòng)，極大地增加纖維微塑料形成的可能[40]。根據(jù)世界自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)的調(diào)查顯示，紡織品洗滌過(guò)程中纖維微塑料釋放量約占進(jìn)入到海洋環(huán)境中初生微塑料總量的35%[42]。具體來(lái)說(shuō)，單件衣服每洗1次就會(huì)掉落超過(guò)1 900顆纖維微塑料，同時(shí)排出的廢水中每升則含有約100顆纖維微塑料[43-45]。

目前，紡織品洗滌過(guò)程是纖維微塑料的主要成因已經(jīng)被廣泛報(bào)道[46-47]，纖維微塑料在多種環(huán)境樣本中存在的例子已屢見(jiàn)不鮮。Gonzalez-Pleite等通過(guò)對(duì)斯巴瓦爾群島北極淡水湖中沉積物的研究發(fā)現(xiàn)了微塑料的存在，其中纖維微塑料約占微塑料樣本總數(shù)的90%。進(jìn)一步通過(guò)拉曼光譜及同步輻射傅里葉變換紅外光譜確定大部分纖維微塑料為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)纖維[48]。Naji等在霍爾木茲海峽(伊朗)沿途選擇了5個(gè)具有不同工業(yè)化程度和城市化水平的采樣站，通過(guò)流化/浮選方法收集沉積物中的微塑料。結(jié)果表明，微塑料的豐度與人為活動(dòng)水平呈正相關(guān)，其中纖維微塑料占比高達(dá)83%，主要由聚乙烯(PE)、聚酰胺、PET等聚合物組成，而薄膜型和碎片型各占微塑料總數(shù)的11%和6%[49]。

除服裝以外，一些工程用紡織品，主要是土工、建筑等用途涉及到的產(chǎn)業(yè)用紡織品也是環(huán)境中纖維微塑料的一個(gè)不可忽視的來(lái)源。這些產(chǎn)品在服役過(guò)程中，受到土壤、微生物和環(huán)境酸堿條件的影響，也會(huì)釋放出大量纖維微塑料。

2)纖維微塑料的產(chǎn)生也與大量廢舊紡織品的末端處置有關(guān)。紡織品固廢如果未能得到嚴(yán)格合理的處置，一旦流入自然介質(zhì)中，則會(huì)在自然環(huán)境因素下逐漸崩解碎片化，形成纖維微塑料或者其他不規(guī)則形狀微塑料。

3)城市廢水處理系統(tǒng)是纖維微塑料向環(huán)境遷移的重要環(huán)節(jié)。紡織品家用洗滌污水與城市廢水一同進(jìn)入城市污水處理廠(chǎng)。盡管城市廢水處理廠(chǎng)采用多級(jí)過(guò)濾手段可以去除大部分固體污染物，但尺度特別低的微塑料仍然難以通過(guò)現(xiàn)有裝置完全截留，會(huì)造成纖維微塑料向自然環(huán)境遷移。Xu等以一家典型的紡織工業(yè)污水處理廠(chǎng)(日處理廢水30 000 t)為樣本，研究發(fā)現(xiàn)纖維微塑料的進(jìn)水濃度為(334.1±24.3) 顆/L，纖維微塑料出水濃度為(16.3±1.2) 顆/L，有效去除率為95.1%[50]，因此，還存在一定量未被濾除的纖維微塑料隨水流進(jìn)入環(huán)境。Li等從中國(guó)11個(gè)省份的28個(gè)污水處理廠(chǎng)收集了79個(gè)污泥樣本，其中微塑料平均含量為(22.7±12.1)×103顆/kg，纖維微塑料占比為63%[51]。由于廢水處理后剩余的污泥可作為肥料用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，所以殘留在污泥中的纖維微塑料會(huì)被引入陸地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)而造成污染[52]。

4)除上述常態(tài)化微塑料的產(chǎn)生機(jī)制外，社會(huì)公共應(yīng)急事件的發(fā)生也是造成纖維微塑料快速產(chǎn)生的重要原因。目前全世界都面臨新冠疫情(Covid-19)的威脅，醫(yī)用衛(wèi)生品尤其是口罩的消耗量日益增多。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計(jì)，每月大約需要8.9×108個(gè)醫(yī)用口罩來(lái)應(yīng)對(duì)新冠疫情[53]。而這些一次性口罩產(chǎn)量及消耗量的增加將不可避免地導(dǎo)致纖維微塑料的大量產(chǎn)生[53]，因此，如何在防護(hù)新冠疫情、保證人們健康的同時(shí)，最大限度地減少纖維微塑料的產(chǎn)生是現(xiàn)下科學(xué)界的當(dāng)務(wù)之急。

綜上所述，紡織品的洗滌過(guò)程與人類(lèi)日?；顒?dòng)關(guān)系最為緊密，對(duì)環(huán)境纖維微塑料的產(chǎn)生和全球快速擴(kuò)散起到了至關(guān)重要的作用，是造成纖維微塑料無(wú)序分布和傳播的重要因素。下面將重點(diǎn)圍繞紡織品洗滌過(guò)程中影響纖維微塑料產(chǎn)生的因素展開(kāi)討論。

3 纖維微塑料脫落的影響因素

由于紡織品在洗滌過(guò)程中會(huì)受到洗衣機(jī)機(jī)械作用及洗滌劑等清洗劑化學(xué)作用的影響，使得織物的纖維結(jié)構(gòu)遭到一定程度的破壞，并最終導(dǎo)致纖維微塑料從紡織品上大量脫落[54-55]。在此過(guò)程中，影響纖維微塑料從織物表面脫落的因素大體可分為2種，即洗滌參數(shù)和紡織品參數(shù)。

3.1 洗滌參數(shù)的影響

Yang等[56]研究了不同洗滌條件下聚酯織物纖維微塑料的釋放情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著洗滌溫度的升高，纖維微塑料的釋放量逐漸增大，30 ℃時(shí)，纖維微塑料釋放量為(788±402)顆/m2織物，而60 ℃時(shí)則為(13 960±2 406) 顆/m2織物，釋放量提高約17倍。由此看來(lái)，雖然高溫洗滌有利于避免洗滌時(shí)紡織品表面生物膜的形成，提高了洗滌效果[55，57]，但過(guò)高溫度也會(huì)使織物結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞且纖維微塑料釋放量增加。洗滌劑的使用也會(huì)使纖維微塑料釋放量出現(xiàn)明顯提高((18 859±908)>(13 960±2 406)顆/m2織物)。洗衣機(jī)的種類(lèi)方面，相較于滾筒式洗衣機(jī)，壓板式洗衣機(jī)會(huì)產(chǎn)生更多的纖維微塑料((21 362±1 775)>(713 960±2 406)顆/m2織物)。同樣，Hartline等也提出頂載式洗衣機(jī)纖維微塑料的釋放量約是前載式洗衣機(jī)的7倍[58]。Kelly等發(fā)現(xiàn)洗滌時(shí)的用水量、洗衣機(jī)轉(zhuǎn)速也是影響纖維微塑料釋放量的重要因素。具體來(lái)說(shuō)，用水量為600 mL 時(shí)釋放量為(95.09±5.40) mg/kg，300 mL時(shí)則為(62.68±3.33) mg/kg，纖維微塑料釋放量明顯增加；洗衣機(jī)轉(zhuǎn)速為200 r/min時(shí)纖維微塑料釋放量也比100 r/min((62.68±3.33) mg/kg>(53.84±5.09) mg/kg)更高[59]。Pirc等的研究表明，織物在甩干過(guò)程中纖維微塑料的釋放量約高出洗滌過(guò)程3.5倍之多[60]。因此，洗滌溫度、洗滌劑的使用、洗衣機(jī)類(lèi)型、用水量、洗衣機(jī)轉(zhuǎn)速、甩干過(guò)程等洗滌參數(shù)都會(huì)極大地影響纖維微塑料從織物表面的脫落。除此之外，洗滌時(shí)間、洗衣機(jī)負(fù)載量、洗滌劑、柔順劑等化學(xué)用品的種類(lèi)和用量等其他洗滌參數(shù)仍需進(jìn)一步研究。

3.2 紡織品參數(shù)的影響

1)紡織品基體化學(xué)成分。Cesa等以棉纖維、丙烯酸纖維、聚酯纖維、聚酰胺纖維為原料的4種織物為研究對(duì)象，探索了在相同洗滌條件下纖維微塑料釋放量與紡織品種類(lèi)的關(guān)系。結(jié)果表明，棉纖維織物釋放量最大，為(285.65±1.20) mg，而丙烯酸纖維織物為(267.90±56.43) mg，聚酯纖維織物為(112.35±4.31) mg，聚酰胺纖維織物為(131.00±15.56)mg[49]。此外，Napper等發(fā)現(xiàn)棉纖維(35%)與聚酯纖維(65%)混紡的紡織品相較于純聚酯(496 030顆/(6 kg) 織物)和純丙烯酸纖維(728 789顆/(6 kg)織物)紡織品洗滌時(shí)纖維微塑料釋放量最少，為137 951顆/(6 kg)織物[61]。這是因?yàn)榧兠蘩w維的拉伸強(qiáng)度較差，在洗滌時(shí)會(huì)釋放出更多的纖維微塑料，但與聚酯纖維混紡后，其可作為錨定劑，將棉纖維固定在織物中，從而抑制纖維微塑料產(chǎn)生[55]。

2)紡織品編制結(jié)構(gòu)。有學(xué)者對(duì)4種不同類(lèi)型的聚酯纖維衣物進(jìn)行了洗滌實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，具有緊湊編織結(jié)構(gòu)且由高捻度的連續(xù)長(zhǎng)絲制成的衣物相較于針織、低捻度短纖維制成的結(jié)構(gòu)寬松衣物其纖維微塑料的釋放量更少[42]。

3)纖維的切割方式。纖維的切割方式不同，織物洗滌時(shí)纖維微塑料的釋放量也存在較大差異，例如剪切切割織物的釋放量比激光切割高3～21倍[62]。

4)紡織品新舊程度。Hartline等也對(duì)未穿著和受機(jī)械磨損的夾克進(jìn)行對(duì)比洗滌實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，受機(jī)械磨損夾克的纖維微塑料釋放量超過(guò)未穿著夾克0.3%[58]。

5)紡織品參數(shù)。纖維的種類(lèi)、織物結(jié)構(gòu)、紗線(xiàn)捻度、織物類(lèi)型等都對(duì)纖維微塑料釋放量存在較大影響。

隨著全球人口增長(zhǎng)以及化纖產(chǎn)量和使用量急劇增加，在現(xiàn)有洗滌方式不變的情況下，由紡織品洗滌過(guò)程引起的纖維微塑料大量產(chǎn)生與排放的勢(shì)頭必將進(jìn)一步加劇。為能夠提出更為有效的纖維微塑料削減策略，充分了解影響纖維微塑料從織物表面脫落的因素十分必要。無(wú)論是洗滌參數(shù)還是紡織品本身的參數(shù)都是纖維微塑料從織物表面脫落的重要影響因素。因此，其對(duì)在源頭上發(fā)展纖維微塑料的削減策略，從而避免纖維微塑料的產(chǎn)生具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

4 纖維微塑料的危害

纖維微塑料是微塑料的一種重要存在形式?？傮w而言，包括纖維微塑料在內(nèi)的微塑料污染物的危害主要體現(xiàn)在3個(gè)方面。

1)化纖及其他塑料制品分子量高，物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，難以被微生物系統(tǒng)消化代謝，這就使得其在環(huán)境中幾十甚至上百年都不會(huì)完全降解[63-64]。在被生物體攝食后可能會(huì)對(duì)其器官產(chǎn)生物理傷害，破壞免疫系統(tǒng)功能，進(jìn)而危害生物的生長(zhǎng)和繁殖。

2)無(wú)論是天然纖維還是合成纖維制成的紡織品，為提高紡織品的使用性能和美觀(guān)性以滿(mǎn)足消費(fèi)者需求，在生產(chǎn)時(shí)不可避免地會(huì)加入催化劑及染料、熱穩(wěn)定劑等多種添加劑。其他塑料制品也存在類(lèi)似情況。這些添加劑大都為低至中等分子量的有機(jī)化合物或者重金屬無(wú)機(jī)物，具有較高生物毒性。當(dāng)紡織品暴露于自然環(huán)境中形成纖維微塑料時(shí)，隨著上述化學(xué)物質(zhì)的逐步釋放，會(huì)影響生物體生命安全[65-66]。

3)與大塊塑料垃圾相比，纖維微塑料比表面積更大，對(duì)環(huán)境中存在的持久性有機(jī)污染物、重金屬鹽等具有較強(qiáng)的吸附能力。一方面，纖維微塑料會(huì)成為這些污染物的“坐騎”，在環(huán)境因素如風(fēng)、洋流等作用下，在各個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中遷移，擴(kuò)大了污染物的作用范圍。另一方面，纖維微塑料通過(guò)吸附其他污染物會(huì)形成有毒的復(fù)合物，兼具多種污染物的毒性，因而毒害作用被進(jìn)一步加大，一旦進(jìn)入食物鏈，后果將不堪設(shè)想[21-22]。

纖維微塑料分布廣泛。包括海洋[67]、淡水[68]、陸地[69]、大氣[70]，甚至南北兩極[71]均已發(fā)現(xiàn)了纖維微塑料的存在，不僅會(huì)造成環(huán)境介質(zhì)的劣化，還會(huì)對(duì)動(dòng)物、植物和人類(lèi)產(chǎn)生不同程度的危害。Zhang等[72]發(fā)現(xiàn)隨著聚酯纖維微塑料的加入，土壤中孔徑大于30 μm小孔的孔容出現(xiàn)顯著增加，反之則減少?？兹莸脑黾涌赡墚a(chǎn)生大量水分流動(dòng)通道，提高水分的蒸發(fā)速率，進(jìn)而造成土壤中水分短缺，致使土壤大面積干裂退化，影響作物生長(zhǎng)[73]。Boots等發(fā)現(xiàn)纖維微塑料不但抑制黑麥草種子發(fā)芽，還導(dǎo)致其生物質(zhì)含量大幅度減少，影響其正常生長(zhǎng)[74]。Chisada等探索了青鳉魚(yú)的生長(zhǎng)情況與聚乙烯基纖維微塑料濃度之間的關(guān)系。在低濃度纖維微塑料(0.065 mg/L)下，青鳉魚(yú)的生長(zhǎng)速度無(wú)明顯變化，但魚(yú)卵數(shù)量和孵化率降低；而高濃度(0.65 mg/L)下，青鳉魚(yú)的生長(zhǎng)速度、魚(yú)卵數(shù)量和孵化率均出現(xiàn)顯著降低。上述研究結(jié)果表明，纖維微塑料具有生長(zhǎng)抑制和生殖毒性作用，并可能與纖維微塑料在消化道內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間停留產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)有關(guān)[75]。自然界中幾乎所有生物體都面臨纖維微塑料的威脅，人類(lèi)也不例外。盡管目前還沒(méi)有具體報(bào)道關(guān)于纖維微塑料對(duì)人類(lèi)會(huì)產(chǎn)生何種影響、影響程度及毒性機(jī)制，但已有大量研究表明，纖維微塑料可被多種水生動(dòng)物攝食，如貽貝[76]、蝦[77]、蟹[78]等。由于人類(lèi)處在食物鏈的頂端，通過(guò)食物鏈的傳遞及富集作用，不但纖維微塑料有進(jìn)入人體的可能，而且其毒性會(huì)更強(qiáng)。

目前，關(guān)于纖維微塑料危害方面的研究較少，絕大部分研究集中在探索微塑料的生態(tài)毒性效應(yīng)，一般會(huì)將纖維微塑料的危害與微塑料等同。需要明確的是，雖然纖維微塑料是微塑料的一種重要存在形態(tài)，但在某些方面仍存在較大差異。例如，纖維微塑料內(nèi)部組成，如添加劑種類(lèi)，可能與其他形式微塑料有明顯區(qū)別。添加劑種類(lèi)各異將會(huì)導(dǎo)致不同的生態(tài)毒性效應(yīng)，因而不能進(jìn)行簡(jiǎn)單的等同處理。此外，纖維微塑料具有高長(zhǎng)徑比，在被生物體攝食后可能與體內(nèi)器官發(fā)生纏結(jié)，相比于其他形式微塑料更不容易被排出體外，故而危害作用更大?？傊?，纖維微塑料的危害不容忽視，其生態(tài)毒性效應(yīng)可能更復(fù)雜，迫切需要提出相關(guān)削減策略以抑制纖維微塑料日益嚴(yán)重的污染趨勢(shì)。

5 纖維微塑料的削減策略

塑料固廢的處理是目前全球面臨的重大難題，隨著世界纖維產(chǎn)量及使用量的不斷增加，紡織品固廢處理是重中之重。不僅對(duì)于中國(guó)這樣的紡織大國(guó)，包括發(fā)達(dá)國(guó)家在內(nèi)，目前并沒(méi)有針對(duì)紡織品固廢的有效處理和資源化利用系統(tǒng)。與玻璃、紙張和金屬等城市固廢相比，紡織品固廢的處理尤為困難?，F(xiàn)今對(duì)紡織品固廢的處理方式主要以焚燒和填埋為主。焚燒是一種能夠快速且大量處理紡織品垃圾的方法，但處理過(guò)程中會(huì)釋放出大量二氧化碳，加重溫室效應(yīng)。填埋不僅占用土壤資源，而且降解效率低，處理速度遠(yuǎn)低于紡織品垃圾的產(chǎn)生速度。類(lèi)似地，紡織品在填埋降解過(guò)程中也會(huì)逐步釋放出各種染化料小分子添加劑，以及化纖降解中間體，從而導(dǎo)致土壤質(zhì)量退化，影響植物生長(zhǎng)?，F(xiàn)有紡織品垃圾處理方式弊端較為明顯，難以完全無(wú)害化，且回收資源化再利用更困難。如何高效、綠色及高附加值地削減纖維微塑料是重要的研究議題。

5.1 家用洗滌及城市污水排放裝置升級(jí)

家用洗滌裝置和城市廢水處理現(xiàn)有裝置并不能對(duì)(纖維)微塑料進(jìn)行高效截留，因此成為微塑料向環(huán)境無(wú)序遷移的重要環(huán)節(jié)。對(duì)于洗滌裝置而言，洗滌裝置的機(jī)械參數(shù)、洗滌劑條件以及紡織品性能均為影響纖維微塑料形成的關(guān)鍵因素。由于洗衣機(jī)、洗滌劑品牌各異，紡織品種類(lèi)繁多，難以提供標(biāo)準(zhǔn)化洗滌要求，如給出明確的洗滌溫度、洗滌時(shí)間、洗衣機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載量范圍等。相較而言，在洗滌末端對(duì)纖維微塑料進(jìn)行有效截留是一種普適性更好、實(shí)際應(yīng)用價(jià)值更高的削減策略。為便于量化，McIlwraith等首先選用具有較高纖維微塑料釋放量的羊毛毯為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，并采用頂載式洗衣機(jī)控制洗滌條件。然后分別從纖維微塑料的數(shù)量、質(zhì)量、長(zhǎng)度3方面對(duì)比洗滌過(guò)程中洗衣球(Cora Ball)和Lint LUV-R過(guò)濾器對(duì)纖維微塑料去除效果的差異[79]。結(jié)果表明，無(wú)論是洗衣球，還是Lint LUV-R過(guò)濾器都對(duì)洗滌過(guò)程中纖維微塑料的釋放起到了一定的抑制作用，纖維微塑料的數(shù)量、質(zhì)量、長(zhǎng)度均出現(xiàn)不同程度的減小，如表1所示。因此，在洗滌紡織品時(shí)，使用一些輔助裝置能夠?qū)w維微塑料起到較好的過(guò)濾清除作用。而城市污水處理系統(tǒng)中則同樣需要考慮如何針對(duì)尺度極低的微塑料進(jìn)行有效截留。

表1 不同濾除裝置纖維微塑料釋放情況比較Tab.1 Comparison of fiber microplastics release from different filtration devices

5.2 開(kāi)發(fā)功能性紡織品

纖維力學(xué)強(qiáng)度低、耐磨性不足是導(dǎo)致使用過(guò)程中纖維微塑料形成及脫落的根本原因。從纖維和紡織品功能化設(shè)計(jì)的角度，通過(guò)紡織品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)化纖維基體的耐摩擦性是削減纖維微塑料產(chǎn)生量的重要途徑。Francesca等通過(guò)在聚酰亞胺織物上進(jìn)行涂層化保護(hù)處理，解決了織物在洗滌機(jī)械作用下導(dǎo)致的表面磨損和大量纖維微塑料脫落的問(wèn)題。具體過(guò)程為：首先將果膠(一種存在于植物細(xì)胞壁中的天然多糖)用甲基丙烯酸縮水甘油酯改性以降低水溶性，從而避免涂覆層洗滌時(shí)發(fā)生溶解而失去保護(hù)作用，再通過(guò)交聯(lián)反應(yīng)將改性后的果膠接枝在聚酰胺織物表面。經(jīng)過(guò)多次洗滌后發(fā)現(xiàn)，纖維微塑料的釋放量減少約90%[80]。

此外，F(xiàn)rancesca等又采用電動(dòng)流體動(dòng)力學(xué)法(主要原理是利用外加電力使毛細(xì)管?chē)娮熘辛鞒龅囊后w形成細(xì)小射流，最后霧化成小液滴。該技術(shù)主要應(yīng)用于納米粒子生產(chǎn)、薄膜沉積、功能層形成等)在聚酰胺織物上形成保護(hù)層。作者使用聚乳酸(PLA)和聚丁二酸丁二酯-己二酸丁二酯(PBSA)為涂覆材料，利用電噴涂/靜電紡絲工藝在聚酰胺織物表面形成均質(zhì)涂覆層，不僅沒(méi)有影響織物的手感和潤(rùn)濕性，在洗滌過(guò)程中涂層的存在能夠起到保護(hù)織物的作用，極大地減少了纖維微塑料的釋放量，未涂覆樣品纖維微塑料釋放量為(3 966±1 425) 顆/g；PLA涂覆后為(428±92) 顆/g，而PBSA涂覆后則為(456±120) 顆/g[81]。

5.3 發(fā)展纖維和紡織品循環(huán)再生技術(shù)

中國(guó)工程院發(fā)布的《廢舊化纖紡織品資源再生循環(huán)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告》指出，“十二五期間，我國(guó)廢舊紡織品產(chǎn)量為1.4×109t”，而回收利用率不足10%。美國(guó)廢舊紡織品回收再利用制度在某種程度上值得借鑒。具體而言，回收的廢舊紡織品一部分流入二手商店，再次出售；另一部分則進(jìn)入二級(jí)市場(chǎng)，其中45%被出口至非洲等國(guó)家和地區(qū)，30%作為抹布，20%分解成纖維，余下5%作為垃圾處理。但是，由于國(guó)情不同，需要針對(duì)我國(guó)的具體國(guó)情開(kāi)發(fā)適宜的廢舊紡織品循環(huán)再生技術(shù)。

目前，循環(huán)再生纖維生產(chǎn)工藝分為物理法、化學(xué)法以及物理化學(xué)法。不同回收方法具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，也適用于不同的廢舊紡織品原料和末端應(yīng)用。針對(duì)種類(lèi)繁雜的混紡面料以及表面涂層的面料，如何實(shí)現(xiàn)高效地循環(huán)再利用，還是目前研究的難點(diǎn)。在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓展更加合理高效全面循環(huán)再生體系是我國(guó)迫切需要發(fā)展的方向。

5.4 發(fā)展生物可降解纖維

隨著全球禁塑令的逐漸實(shí)施，開(kāi)發(fā)生物可降解一次性制品是我國(guó)當(dāng)前國(guó)家大力發(fā)展的方向。生物可降解纖維是指在一定時(shí)間及適當(dāng)自然條件下能夠被微生物(如細(xì)菌、真菌、藻類(lèi)等)或其分泌物在醇或化學(xué)分解作用下發(fā)生降解的纖維，一般由生物可降解聚合物制成。盡管，目前天然再生纖維或生物可降解纖維及紡織品與微塑料的削減間的關(guān)系尚需進(jìn)一步研究確認(rèn)，但由于生物可降解纖維在環(huán)境中滯留期與傳統(tǒng)難降解纖維相比縮短很多，理論上其生態(tài)危害會(huì)大幅削弱。

6 展望與挑戰(zhàn)

近期微塑料的污染問(wèn)題得到了全球的廣泛關(guān)注，相關(guān)研究呈快速發(fā)展趨勢(shì)。然而，解決微塑料污染問(wèn)題仍然極具挑戰(zhàn)。我國(guó)作為化纖和紡織品第一生產(chǎn)大國(guó)，對(duì)纖維微塑料的成因、危害及相關(guān)削減措施無(wú)疑需要加大研究力度。明確纖維微塑料的科學(xué)化定義，制定纖維微塑料的標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)方法，深入研究纖維微塑料的生態(tài)毒理作用，開(kāi)發(fā)一系列源頭削減及過(guò)程管控措施至關(guān)重要。如何在家用洗滌及城市廢水系統(tǒng)設(shè)置相關(guān)的高效截留或降解處置裝置，在自然介質(zhì)中開(kāi)發(fā)回收富集和無(wú)害化處置方法，發(fā)展高效的廢舊紡織品再生循環(huán)技術(shù)，開(kāi)發(fā)新型生物可降解纖維及紡織品，以及開(kāi)發(fā)耐磨損抗纖維微塑料產(chǎn)生的新型功能紡織品等，都是值得大力發(fā)展的方向。

微塑料污染已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)亟待解決的環(huán)境污染問(wèn)題之一。源頭控制、物理濾除、化學(xué)降解等多種處理手段并用才能更好地緩解，直至徹底消除纖維微塑料的危害。與此同時(shí)，國(guó)家政策的支持，全民維護(hù)環(huán)境意識(shí)的提高，同樣對(duì)纖維微塑料削減大有裨益。相信隨著纖維微塑料研究的深入，會(huì)不斷出現(xiàn)高效且綠色環(huán)保的纖維微塑料削減方法及措施，促進(jìn)紡織業(yè)上下游的生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。