海洋微塑料科學(xué)研究技術(shù)方案

      2004年，英國普利茅斯大學(xué)的湯普森等人在《Science》雜志上發(fā)表了關(guān)于海洋水體和沉積物中塑料碎片的論文，首次引入了“微塑料”的概念。后來，凡是尺寸小于5毫米的塑料纖維、顆�；虮∧ぜ纯杀徽J(rèn)定為微塑料，其又被稱為“海洋的PM2.5”。由于其顆粒直徑微小、體積小，具有較高的比表面積，吸附污染物的能力較強，因此與不可降解的“白色污染”塑料相比，對環(huán)境的危害程度更大。目前常見的微塑料檢測方法中，目視法簡單但準(zhǔn)確性低；顯微鏡法可檢測較大微塑料，但對小粒徑微塑料有限制；熱裂解-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法可定性定量但單次檢測量小；染色法易高估且難定性，尤其是微塑料的分離難度高。
      北京易科泰秉承“生態(tài)-農(nóng)業(yè)-健康”的發(fā)展理念，具備借近20年在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的深耕細(xì)作及國際先進儀器技術(shù)推廣中積累的豐富經(jīng)驗，為科研人員定制更全方位的微塑料科學(xué)研究技術(shù)方案。

FireFly LIBS通過元素測量技術(shù)檢測微塑料及其吸附物       微塑料是普遍存在的環(huán)境污染物，而且其吸附其他污染物的能力進一步增加了環(huán)境風(fēng)險。利用LIBS技術(shù)對微塑料的元素分析能力除了可以對微塑料進行鑒定和分類，還可以對附著于微塑料表面的重金屬元素等進行進一步分析研究。印度的科研人員利用LIBS - 拉曼系統(tǒng)基于化學(xué)成分和表面吸附的重金屬對 Netravathi 河采集的微塑料進行分析，其中利用LIBS分析結(jié)果表明在所有六個樣品中都檢測到了Al、Ca和Mg元素，部分樣品還檢測到Co、Ni和Zn。其成功鑒定出了不同聚合物類別（PE、PP、PET）以及吸附的重金屬，為微塑料研究提供了一種快速、全面的分析方法。       阿根廷的科研人員利用 LIBS 技術(shù)檢測了來自布宜諾斯艾利斯省東南部Langueyú 溪水樣中塑料和微塑料廢物中的銅，分析了消化過程對樣品的影響以及常見塑料在不同環(huán)境下對銅的保留能力。實驗結(jié)果表明LIBS技術(shù)可檢測微塑料和宏塑料中保留的銅，消化過程可消除部分與有機物相關(guān)的銅。常見塑料在不同含銅溶液中均可保留銅，且Grilon可用于估算溪流中銅的濃度。宏塑料和微塑料均可從接收城市污水的溪流中保留銅，而LIBS技術(shù)可用于研究塑料廢物中銅的存在，且比常用技術(shù)更簡單高效。
高光譜——微塑料分類檢測       StefaniaPiarulli等人提出一種基于近紅外高光譜成像（NIR-HSI）結(jié)合歸一化差異圖像（NDI）策略的方法，用于檢測復(fù)雜水生環(huán)境中的微塑料�？蒲腥藛T在意大利拉文納濱海地區(qū)采集海水樣本，包括添加不同含量PP、PS和PA微塑料的樣本以及未添加的真實海水樣本，檢測到了其中的微塑料，并分析了其聚合物類型。同時選擇了該地區(qū)的貽貝樣本，對其進行清洗、凈化、處理后添加微塑料，同時也對部分未凈化的真實貽貝樣本進行分析，發(fā)現(xiàn)不同樣本中的微塑料含量和檢測情況有所差異。實驗結(jié)果表明NIR-HSI方法可用于復(fù)雜環(huán)境基質(zhì)中微塑料的定性檢測，雖然空間分辨率不如一些微觀尺度的光譜技術(shù)，但分析過程快速且自動化程度高，適用于大量復(fù)雜樣本分析。且NDI程序可減少數(shù)據(jù)處理和評估時間，未來需進一步改進方法以進行定性和定量分析，測試更多微塑料形狀和聚合物類型，實現(xiàn)對水生環(huán)境和生物群中微塑料時空分布的廣泛監(jiān)測，評估環(huán)境風(fēng)險。       丹麥奧爾堡大學(xué)的FanLiu等人提出了一套清晰簡潔的根據(jù)微塑料形狀（纖維、棒狀、橢圓、卵形、球形、四邊形、三角形、自由形狀和無法識別）進行分類的方法，并用來自四個環(huán)境區(qū)域的微塑料圖像進行驗證�？蒲腥藛T從海洋水、廢水處理廠進水和出水、雨水、廢水處理廠污泥、雨水池塘沉積物和室內(nèi)空氣等七個環(huán)境矩陣中，獲取11,042個微塑料的高光譜圖像，并對其進行分類和分析。其中橢圓、卵形和棒狀雖較難區(qū)分，但在所有水和固體基質(zhì)中占主導(dǎo)；而室內(nèi)空氣中含量最多的微塑料基本是無法識別的形狀，多為小于30μm的顆粒。
葉綠素?zé)晒?mdash;—微塑料生態(tài)毒理研究       江南大學(xué)的研究人員建立了一個只有四個狀態(tài)變量的ChlF模型結(jié)構(gòu)，它可以代表抗生素和微塑料脅迫下的菊花葉片的ChlF，平均誤差為0.6%，兩個模型參數(shù)（k1和k7）顯示抗生素和微塑性應(yīng)力之間存在顯著差異。本研究為蔬菜中SDZ和PS的傳感檢測提供了潛在的應(yīng)用前景。在未來的研究中，需要在溫度、營養(yǎng)、水分利用率和基因型等多種因素的綜合影響下，進一步驗證基于葉綠素?zé)晒鈪��?shù)模型的微塑料鑒別方法。       武漢植物園研究了微塑料和重金屬污染對水生植物生理生化的影響，其中微塑料對水生生物的潛在危害主要體現(xiàn)在降低水生植物葉綠素含量和光合活性，以及引起氧化應(yīng)激反應(yīng)等。其實驗結(jié)果表明聚苯乙烯微塑料顯著抑制了沉水植物的葉綠素含量和Fv/Fm等葉綠素?zé)晒鈪��?shù)。
1. Vasudeva M, Adarsh U K, Warrier A K, et al. Performance evaluation of a hyphenated laser spectroscopy system with conventional methods for microplastic analysis[J]. Scientific Reports, 2024, 14(1): 19327.
2. Tognana S, D'Angelo C, Montecinos S, et al. Laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) as a technique to detect copper in plastic and microplastic waste[J]. Chemosphere, 2022, 303: 135168.
3. PiarulliS,MalegoriC,GrasselliF,etal.Aneffectivestrategyforthemonitoringofmicroplasticsincomplex
aquaticmatrices:Exploitingthepotentialofnearinfraredhyperspectralimaging(NIR-HSI)[J].Chemosphere,2022,286:131861.
4. LiuF,RasmussenLA,KlemmensenNDR,etal.Shapesofhyperspectralimagedmicroplastics[J].
EnvironmentalScience&Technology,2023,57(33):12431-12441.
5. ZhongMY,KhanKY,FuLJ,etal.DetectionofantibioticandmicroplasticpollutantsinChrysanthe
mumcoronariumL.basedonchlorophyllfluorescence[J].Photosynthetica,2022,60(4):489-496.
6. OgoHA,TangN,LiX,etal.Combinedtoxicityofmicroplasticandleadonsubmergedmacrophytes[J].
Chemosphere,2022,295:133956.
7. TangN,LiX,GaoX,etal.Theadsorptionofarseniconmicro-andnano-plasticsintensifiesthetoxic effectonsubmergedmacrophytes[J].EnvironmentalPollution,2022,311:119896.