来自钻石光源的研究团队进行了一项新研究，探讨微塑料废物在淡水和海水中与氧化锌(ZnO)纳米材料的相互作用。同时，他们还评估了一种基于ZnO的防晒霜和一种含有微珠的去角质洗面奶。
研究结果表明，锌聚集体与微聚合物的混合物会从商业产品中自然释放，这对鱼类及其他水生生物的食物链造成了潜在的环境威胁，因为它们可能在摄入微塑料的同时也摄入锌颗粒。
这项名为“了解微塑料/纳米材料组合暴露的环境风险:揭示环境解决方案中聚苯乙烯微塑料吸附后的ZnO转化”的研究成果已发表在《全球挑战》期刊上。参与研究的团队来自英国国家同步加速器，其中包括一名学生Tatiana Da-Silva Ferreira，她在爱丁堡大学参加了钻石公司为期12周的“暑期实习”项目。
该项目为攻读科学、工程、计算机或数学学位的本科生（希望获得一等或二等以上荣誉学位）提供了在多个不同团队中获得实践经验的机会。研究的主要作者、钻石光束线科学家Miguel Gomez Gonzalez对正在瑞士攻读博士学位的Tatiana表示赞赏，称她在该环境项目的启动中发挥了关键作用。
在谈及研究动机时，米格尔提到，近年来工程纳米材料（比人类头发细1000倍的微小颗粒）的生产急剧增加，必然导致它们对环境的释放。
氧化锌(ZnO)因其在电子、半导体和抗菌方面的应用而成为最常见的纳米材料之一。同时，塑料垃圾的普遍存在使其可能分解成更小的碎片，即微塑料。
微塑料虽然也很小，但其尺寸比纳米材料大100倍。由于这两种物质的处理频率不断增加，研究团队决定探讨它们在淡水和海洋中结合时的命运，以便进行更准确的环境风险评估。
为了使研究更贴近实际，研究小组测试了一种含有氧化锌的防晒霜，氧化锌通常用于阻挡紫外线。他们让防晒霜在不同环境溶液中孵育一周，然后添加微塑料，目的是检查氧化锌是否会从防晒霜中释放并附着在微塑料上。
此外，他们还使用了含有微小塑料珠的面部磨砂膏。结果显示，在这两种情况下，氧化锌（无论是纯的还是从防晒霜中浸出的）都附着在微塑料上，这表明这种现象也可能发生在我们的河流和海洋中。
冈萨雷斯评论道：“无论是纯纳米材料还是从防晒霜中释放的氧化锌，都能附着在非常小的塑料片上，这一能力具有重要意义。这些塑料甚至可能来自日常用品，如去角质洗面奶。在这项研究中，我们发现微塑料能够携带更小的锌颗粒，从一个地方转移到另一个地方。因此，鱼类或其他水生生物可能在吞下这些微塑料的同时摄入锌颗粒。”
“我们需要了解这种工程氧化锌在进入淡水后如何变化，以及有多少氧化锌会附着在小塑料废物上。这对提高公众意识至关重要，从制造这些产品的人到监管这些产品的人，都需要意识到它们可能对环境造成的潜在危害。我们需要更好的废物管理规则，尤其是与这些微小颗粒相关的规则。”
“随着我们继续生产越来越多的这些微型和纳米颗粒，它们对环境的影响将持续增加。由于它们的持久性，它们会对不同生物构成风险，最终甚至可能进入我们的食物链。这是一个不容忽视的问题。”
谈到2021年暑期实习生Tatiana的贡献，米格尔强调了钻石学习项目为学生提供的宝贵机会。
“Tatiana在优化纳米材料的7天稳定条件方面表现出色，随后进行了微塑料和纳米材料的24小时孵育。此外，她还改进了过滤方案和孵育后微塑料的分离。同样，她进行了初步的扫描电子显微镜分析，揭示了纳米材料如何吸附到塑料表面。因此，她的贡献对这个环境相关项目的整体成功至关重要，”冈萨雷斯补充道。
米格尔感谢冈萨雷斯和钻石公司，表示：“这次经历确实加深了我对环境化学和学术研究的兴趣。它也为我攻读硕士学位提供了足够的背景和信心，现在我又在攻读博士学位。我非常高兴能够参与这样一个有趣的项目，更高兴的是你们选择深入研究它。”
研究小组将一些纯氧化锌颗粒（大小从80纳米到200纳米不等）放在不同的环境溶液中培养一周，让它们自然稳定。然后，他们将这些颗粒与小的聚苯乙烯微球（直径约900微米，约一粒沙子大小）混合，并一起搅拌一天。
在清洗和漂洗微塑料后，他们发现氧化锌被吸附在塑料表面。这一现象通过扫描电子显微镜得以观察，使用的是非常强大的显微镜。这证实了微塑料与氧化锌在水体中可以相互作用，这可能会影响它们对环境的影响。
随后，研究小组利用钻石光源（一个电子加速器设施）产生的X射线对这些覆盖着氧化锌的微塑料进行了检查。Diamond的I14光束线能够将X射线缩小到纳米级，使其成为世界上最适合进行此类详细工作的设备之一。通过对样品进行快速扫描，荧光探测器能够捕获样品中每种元素的详细图像。
与此同时，另一种X射线技术，即X射线吸收近边缘结构光谱（XANES），被用于检查氧化锌在吸附到微塑料上以及在淡水中培养一周后发生的化学变化。
冈萨雷斯补充道：“我们发现氧化锌已经转化为不同类型的锌相关颗粒。其中一些新粒子（硫化锌）形成得很快，而另一些则形成得较慢，但更为稳定（磷酸锌）。这为我们提供了氧化锌在环境中表现的宝贵信息。”
