MALDI-TOF应用于环境中微塑料的定性定量分析

2021.12.10

微塑料是指直径小于5毫米的塑料颗粒。进一步还可分为纳米塑料、亚微米塑料、微米塑料。2004年由英国科学家Richard Thompson等人提出。在2016年召开的第二届联合国环境大会上, 微塑料的污染被列入环境与生态科学研究领域的第二大科学问题。

微塑料无处不在，微塑料的危害也众所周知，但微塑料的分析方法仍处于发展阶段。借助MALDI-TOF简单、准确、快速等分析优势，中国科学家开发出对环境微塑料定性和定量的方法，为微塑料的精准表征提供了科学的解决方案。MALDI-TOF测试环境中的微/纳米塑料

本研究借助基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术（MALDI-TOF MS），开发出一种对微/纳米塑料（MNPs）鉴定和定量的新方法。实验考察了激光能量、基质（M）、分析物（A）、离子化试剂（C）和MAC三者体积比等因素对测定结果的影响。在最优实验条件下，可以确定表征聚苯乙烯（PS）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的质谱信号，其质量差与相应低聚物的重复单元的分子量相一致。将质谱信号的强度归一化处理后与ln[聚合物浓度]之间建立定量关系，低分子量聚合物的相关系数大于0.96，高分子量聚合物的相关系数大于0.98。此外，本研究还制备了两种环境微塑料样品，包括作为新鲜塑料的航空杯颗粒和从河流沉积物中提取的老化微塑料。通过MALDI-TOF分析可知，航空杯和沉积物中的与PS相关的微塑料均由单体为C8H8和C16H16O的低聚物组成，而与PET相关的微塑料(仅在沉积物中发现)可以鉴定出含有单体为C10H8O4和C12H12O4的低聚物。通过定量曲线，采集的沉积物中PS微塑料和PET 微塑料含量分别为8.56±0.04和28.71±0.20mg·kg-1。本研究首次尝试通过MALDI-TOF技术，建立对环境样品中微塑料的定量分析方法，对微塑料研究而言，这不仅可以提供一个有效的分析方法，也为将来通过MALDI质谱成像技术，进行微塑料的原位分布及微塑料在环境和生物样本间的相互转化等研究提供了新的研究思路。

热裂解结合MALDI-TOF技术对复杂体系中聚苯乙烯类微/纳米塑料的定性和定量分析

本研究基于热裂解和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术（MALDI-TOF MS），以聚苯乙烯（PS）颗粒为研究模型，建立一种简单、快速、有效的微/纳米塑料（MNPs）鉴定和定量方法。在低质量范围(m/z 90、104、128、130和312-318)和高质量范围（m/z 350-5000范围内，重复的质量间距 Δm/z 104）均可通过具有指纹特征的质谱峰对聚苯乙烯类的微/纳米塑料进行鉴定，并可通过m/z 315.3进行定量分析。本研究还发现在380℃下进行简单的加热预处理，可以促进PS的碎片化，并显著增强低质量范围的指纹峰强度，使得PS 类型的微塑料的检测限可以达到25ng。本研究对不同样品基质和其他类型的微塑料（如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET））的适用性也进行了验证。鉴于目前微塑料分析方法的欠缺，本研究为推进微塑料研究提供了有力的分析工具

参考文献：

1. Determination of Environmental Micro(Nano) Plastics by Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization–Time-of-Flight Mass Spectrometry Pengfei Wu, Yuanyuan Tang, Guodong Cao, Jiangpeng Li, Siqing Wang, Xinyi Chang, Miao Dang, Hangbiao Jin, Chunmiao Zheng, and Zongwei Cai Analytical Chemistry 2020 92 (21), 14346-14356

DOI: 10.1021/acs.analchem.0c01928

2. Thermal fragmentation enhanced identification and quantification of polystyrene micro/nanoplastics in complex media Yue Lin, Xiu Huang, Qian Liu, Zhenyu Lin, and Guibin Jiang Talanta, 208 (2020), 120478

https://doi.org/10.1016/j.talanta.2019.120478.

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MALDI-TOF应用于环境中微塑料的定性定量分析

周锦帆