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文章来源：科普中国

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洗衣机废水含有大量微塑料，被怀疑对人类和动物有害。为减少污染，科学家开发了一种仿鱼鳃过滤器，能去除99%以上的微塑料。相关研究近日发表于《自然合作期刊》。

凤尾鱼通过鳃弓系统捕获浮游生物。图片来源：Jens Hamann

一台四口之家使用的洗衣机每年可产生500克微塑料，主要来源于洗涤过程中磨损的纺织品纤维。大部分微塑料最终融入污水处理厂产生的污泥。由于这种污泥常被用作肥料，这些纤维最终可能被撒到农田里。

制造商一直在寻找去除废水微塑料的办法。“然而，目前可用的过滤系统存在各种缺点。”加拿大阿尔伯塔大学的Leandra Hamann解释道，“有些很快就会堵塞，有些过滤效果不佳。”

Hamann和同事从生物学中寻找灵感，将目光投向了那些拥有天然过滤器的鱼类，这是数亿年进化的结果。

有些鱼通过过滤水来觅食，如鲭鱼、沙丁鱼和凤尾鱼。它们张着嘴游动，利用鳃弓系统捕获浮游生物。“我们仔细研究了这个系统的构造，并以此为模型开发了一种用于洗衣机的过滤器。”德国波恩大学的Alexander Blanke说。

随着时间推移，这些鱼进化出一种类似错流过滤的策略。它们的鳃弓系统形成了一个漏斗——在嘴处最宽，向食道方向收紧。漏斗壁由鳃弓构成，其中包括梳状结构。这些结构布满了小齿，从而在鳃弓上形成了一张网。

在进食过程中，水会流经可渗透的漏斗壁，经过过滤，不含颗粒的水重新释放回环境。然而，浮游生物太大，会被天然的筛状结构所阻挡。由于鳃弓系统的漏斗形状，它们会滚向食道，在那里被收集起来，直到被吞下，从而清空整个系统。”Blanke说。

同样的原理还有助于防止堵塞。颗粒不会直接撞上平坦的障碍物，而是沿着表面移动，并被引导向食道前进。这种方法非常高效，几乎能从水中捕获所有的浮游生物。而洗衣机的微塑料过滤器需要具备两种优势：强大的捕获能力和抗堵塞性。为了制造洗衣机用的版本，研究人员重建了鳃弓系统，并测试了不同的网眼大小和漏斗开口角度。

Hamann说：“我们找到了一组参数，能让过滤器从水中分离出超过99%的微塑料，而且不会堵塞。”团队结合实验室实验与计算机模拟得出了这一结果。由于这种仿生设计避免了复杂的活动部件，因此生产成本会很低。

捕获的微塑料会在过滤器出口聚集，每分钟被吸走几次。Hamann表示，收集到的物质可以在机器内被压紧，挤出剩余的水，与普通垃圾一起丢弃。

目前该过滤器已申请专利，有望直接内置到洗衣机中。

编辑：钟依烔

校对：李晓丹

责编：何瑾

审核：段韶俊

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