使用显微红外分析微塑料的操作流程

介绍

微塑料正成为一个重大的全球环境问题。定期、有新闻价值的重大研究揭示，塑料和微塑料存在于偏远的地理位置，或作为污染物存在于不同消费品（特别是食品和饮料）中以及海洋生物消化系统内。微塑料的来源可能是初生微塑料，即专门设计或制造成小尺寸的材料，或者从较大材料开始但在环境中分解成较小碎片的次生微塑料。最初，微塑料经定义为尺寸小于5 mm的塑料材料，但是，尽管尚未有全球公认的定义，但该定义现在经更普遍地表述为尺寸处于 1 mm 且小至微米水平范围内的塑料颗粒。

环境中大量的塑料污染是一个看得见的重大问题，亟待解决。小尺寸的微塑料人眼并不能看到，但它对水生和海洋物种的健康有着重要影响，并且最终可能会进入人类食物链。

分析含有微塑料的环境样品对确定其普遍性及其影响至关重要。一系列的分析技术已应用于微塑料的分析。在所采用的技术中，红外（IR）光谱分析，更具体而言是红外显微镜，是检测和鉴别微塑料的主要分析技术。

红外显微镜的微塑料分析操作流程

从原始样品到最终结果有几个步骤，包括采集样品到数据分析。所涉及的步骤可能会有所不同，这取决于样品类型和红外（IR）分析制备样品所需的样品净化量。工作流程如表 1所示。

不同来源的样品和不同类型的样品都需要对其微塑料的含量进行分析。不同的样品在采集和净化方面均有其自身的复杂性。例如，瓶装水中微塑料的分析无需对样品净化，而只需进行简单的过滤即可分析。而污水或动物摄入的微塑料则需花费几天时间去净化样品，消解其他有机材料，从而对微塑料进行“洁净”分析。

样品采集

以下对不同来源的样品所采取的采样策略做简要概述。

水采样小溪、河流到湖泊、远海等多种不同水环境含有微塑料。此外，据悉来自水处理厂的水也含有微塑料。采样要求之间存在相似之处，因为要采集所需粒径范围内的所有微塑料，并且了解水样的体积也非常重要。采用一致的采样策略，可确定微塑料的数量和 / 或质量随着时间的推移呈增加还是减少趋势。

样品采集对海水和淡水具有不同的要求，这主要是因为水密度不同。大多数合成高分子材料的密度低于海水，这意味着微塑料一般漂浮在水面上，但是许多高分子类型材料都会沉没在淡水系统中。用于采集海水表面样品的典型设备是一个拖于船后的已知网目尺寸的曼塔拖网。对于水层面下的样品，则采用合适的浮游生物采集网。这种方法也适用于湖泊和水湾。网目尺寸是一个重要的参数，因为太小的网目会导致网在样品采集过程中受到相当快的阻塞。样品采集的体积和面积可通过使用流量计以及根据网的入口尺寸和采集过程中移动的距离得以确定。为测试河流水，通常将网悬挂于河流中的一个固定点，并且网的位置可得到设置或调整，以便在水面上或水面下的固定深度进行采集。

沉积物采样

在许多情况下，可在沉积物样品（例如在海滩或河岸上）的表面上观察到（微）塑料。在这种情况下，在分析前可易于对样品进行提取和清理。但是，微塑料存在于沉积物的更深层处，因此需要采用一种采样策略。通常采集已知质量或体积的沉积物，并确定每单位体积颗粒的质量或数量。沉积物样品可采集自海床、湖泊或河床，或者在潮汐或河流水位降低时采集自海滩或河岸。沉积物样品需要进一步的样品净化以便提取微塑料用于分析，下文将对该过程做介绍。

动物摄入的塑料采样

据悉，塑料和微塑料存在于多种海鸟和海洋生物的胃中，且通常会导致死亡。 1较大的塑料材料可从生物的解剖胃中物理提取而得，其在分析前需进行清理。为确定包括微塑料在内的塑料总量，有必要在分析前通过消解完全去除生物材料。下文将对消解的各种方法作讨论。消解过程会留下塑料材料并且有望去除所有其他材料。

家用品和日用消费品采样

在家庭中有几种微塑料被释放到排水系统中。 众所周知，洗衣机在清洗的过程中会产生成千上万的纤维。 2此外，尽管根据不同国家和地区的立法，塑料微珠的使用正在逐步淘汰，但是许多日用消费品和化妆品（例如牙膏和沐浴露）均含有塑料微珠成分。来自家用品的微塑料的采样可通过在洗衣机的出水口或排水系统的出水口上安装具有合适网目尺寸的筛网得以完成。就去角质剂和身体磨砂膏而言，其大多数成分具有水溶性，因此在过滤前，将样品与开水混合通常能去除微塑料之外的所有物质。