堵住洗衣污染的漏洞

哥伦比亚气候学院拉蒙特-多尔蒂地球观测站的海洋生物化学家若阿金·戈斯(JoaquimGoes)第一次看到哈德逊河水样中漂浮着的细小纤维束时，不得不仔细观察。作为微塑料检测专家，他以前在城市水道中发现过很多微小颗粒。

从南极洲的新雪到海鲜大餐，微塑料出现在地球的每个角落。它们的来源多种多样，包括食品和饮料容器、渔网、轮胎和化妆品。但戈斯看到的颗粒让他觉得与衣服有关。

“当我仔细观察时，我发现它们不是浮游植物或浮游动物，而是可能来自洗衣后的纤维，”他说。果然，当戈斯和他的学生继续对河流进行采样时，他们在水处理厂的排水管周围发现了纤维羽状物，这支持了洗衣店是罪魁祸首的观点。

最重要的是，“我们的一些学生描述了我们在水道中收集的一些样品，在大多数情况下，它们是用于服装的聚酯或其衍生物，”戈斯说。

考虑到这些因素，戈斯补充道，“我们相信，洗涤衣服和洗衣机排出的废水是我们水道中微塑料纤维的最大来源。”

出海冲洗

戈斯联系了他的朋友和合作者严北战，一位塑料鉴定专家。严还在哈得逊河研究中看到了这些纤维，并读到在海洋中超过三分之一的塑料废物中也发现了这些纤维。

“我们正在讨论一项提案的想法，我建议我们应该继续学生们停下来的地方，找到防止微塑料进入海洋的解决方案，”戈斯说。“我告诉他，没有人会认为这是一个大问题，但我们有数据证明这一点，这将是一个出色的项目。”

需要更多的研究来更好地了解微塑料消费对人类健康的影响，但最近的一项研究发现，关键血管中滞留微小塑料颗粒的人更有可能患心脏病、中风或死亡。微塑料通过受污染的海鲜、水(自来水和瓶装水)和许多其他类型的食物被吸入和摄入。

“显然，这些颗粒在我们的河流和海洋中占据主导地位，如果我们不处理它们，它们最终将进入我们的食物链并造成麻烦，”严说。“我真的很想看看我们是否能从源头上解决问题。”

在这种情况下，严指的是洗衣房。平均三磅重的衬衫、裤子和袜子会掉落数十万根微纤维进入下水道系统，它们在不被发现的情况下通过水化学处理厂，进入河流和海洋生态系统。严说，在美国，大多数处理厂的设计目的是减少水中的有机物质，但不能有效去除大量的精细合成颗粒，例如微塑料。

大多数现代服装都含有某种合成材料。与完全分解的棉花等天然纤维不同，合成材料永远留在环境中。戈斯和他的学生发现聚酯纤维是最容易脱落的。洗涤剂也发挥着重要作用：用洗涤剂洗涤的衣物平均比用纯水洗涤的衣物产生的微纤维多86%。每个家庭平均每年要洗300件衣物，浪费不断增加。

为了解决这个问题，Yan组建了一个由来自哥伦比亚大学、纽约州立大学石溪分校、康奈尔大学和北卡罗来纳州立大学的多学科研究人员组成的团队。凭借化学、可持续纺织品、过滤和城市采矿等领域的专业知识，研究人员正在开发和测试一种水过滤系统，以在微纤维离开洗衣机之前捕获它们。该项目由美国国家海洋和大气管理局(NOAA)资助，于2023年启动，并将持续到2025年。

规模设计

拉蒙特-多尔蒂地球观测站的高级助理尼古拉斯·弗雷森(NicholasFrearson)表示，该项目最大的挑战之一是开发一种过滤系统，不仅可以检测和提取微纤维，还可以快速处理大量的水。。

他说，一台典型的洗衣机在一个循环中会排出大约八加仑的水，而超细纤维可以小至头发丝宽度的百万分之一。最重要的是，过滤器可能会很快堵塞，需要某种自动的自清洁循环。

“过滤器一开始工作得很好，但后来它们慢慢变得越来越糟，因为它们只是过滤掉所有东西，然后把自己堵塞了，”他说。“所以我们试图解决的最大问题之一是如何疏通它们?”

Frearson拥有工程背景，专门为世界偏远地区的科学家开发传感器系统，最近与Yan合作开展了南极的微塑料检测项目。他渴望加入解决洗衣污染问题的团队。

“如果我们能够阻止这些纤维真正进入河流，我们也许能够在减缓海洋被它们填满的过程方面取得很大的进展，”他说。

目前该设备的原型是一个五英尺高的管道和阀门迷宫，几乎与真正的洗衣机大小相同。理想情况下，第二代型号将小得多(大约是一个小手提箱的大小)，最终型号将小到足以内置于商用洗衣机中。

弗雷森说，这项技术不仅可以防止超细纤维进入下水道系统，还可以促进循环经济。干燥后，从每个循环中提取的微纤维污泥将像一个薄饼状圆盘，可以回收以生产更多衣服。

将概念推向市场

Yan表示，一旦过滤系统的原型准备就绪，该团队将在哥伦比亚大学的住宅楼中进行测试，最早可能于2024年秋季进行。此后，他们将积极寻求将开发的技术转移到工业界，并已与多家制造商进行对话。

纽约海洋补助金副主任兼该项目联合负责人凯瑟琳·邦廷-豪沃斯(KatherineBunting-Howarth)将制定和实施社区教育计划，向公众宣传微塑料以及洗衣污染的潜在补救措施。

该项目的其他联合PI包括石溪大学杰出化学教授BenjaminHsiao;KarenK.Leonas，北卡罗来纳州立大学纺织科学教授;魏敏，哥伦比亚大学化学教授;以及哥伦比亚大学可持续发展和循环经济讲师萨诺斯·布尔萨拉斯(ThanosBourtsalas)。

“我们的目标是，随着时间的推移，通过该项目测试的新微塑料去除技术将适用于所有社区，包括传统上服务不足的社区，并使每个人受益，”严说。