【摘要】 微塑料是指大于或等于1 μm且小于5 mm的塑料颗粒。研究表明,人类每年向大自然释放480万至1280万吨微塑料。
微塑料因其分布广泛、粒径小、对生物有害等特点,已逐渐成为新兴的环境污染物。因此,寻找准确、高效、快速的检测微塑料污染的分析方法已成为迫切需要解决的问题。
Ye[1]等人综述了微塑料的来源、运输和分类,重点介绍了微塑料对环境的污染和对生物的潜在危害。根据检测原理,将各种分析方法分为热分析法、光谱分析法和其他分析方法。
此外,详细总结了各种分析方法在海洋和土壤中的应用,并讨论了各种分析方法的良好发展前景。最后,提出化学分析方法将朝着无样品制备、无损分析、低检出限的方向进一步探索,建立统一的不同环境下微塑料检测鉴定方法至关重要。
微塑料是指大于或等于1 μm且小于5 mm的塑料颗粒。研究表明,人类每年向大自然释放480万至1280万吨微塑料。
微塑料一直存在于水和土壤中,它们充满了人类的密集活动,并可能在水和土壤之间运输。例如,微塑料可以通过风运输、海洋活动和路径流到达海洋,它们可能通过空气漂浮、空气沉积和灌溉进入土壤。
微塑料对一些海洋生物是有害的,因为小颗粒的微塑料可以吸附在细胞表面,限制能量和物质的转移,从而抑制细胞的生长。颗粒越小,危害越大。
一方面,在自然条件下,微塑料体积小,不易降解,容易被生物吸收,直接损害生物的生命和健康。
另一方面,微塑料容易被水生植物吸附并与有毒化学物质结合,间接危害生物的生命活动。例如,在海洋中,水生生物摄入的微塑料对细胞活性、器官完整性、消化道和生长速度产生持续的负面影响。
此外,微塑料对水生生态系统的可持续性产生负面影响。在土壤中,随意处置生活垃圾、农业残留物以及使用土壤改良剂会损害土壤质量和土壤生物群。
更糟糕的是,微塑料可能通过食物链的循环转移到更高的营养水平,最终危害人类健康。研究表明,人类每年可能摄入74,000吨微塑料。因此,检测环境中的微塑料污染对保护环境和人类健康具有重要意义。微塑料的运输与危害之间的关系如图1所示。
图1. 微塑料的来源、迁移和危害。[1]
图2. PP、PE、PS、PET、PVC及PP-PE共聚物的特征曲线及识别率。[1]
解决拉曼光谱的荧光背景干扰是至关重要的。目前,非传统的拉曼光谱,如非线性拉曼光谱和对峙拉曼光谱,既可以提高拉曼强度,又可以提高光谱数据的信噪比。
通过非线性(如CARS和SRS)增强信号强度,为MPs的实时分析开辟了新的途径。在CARS和SRS中,强信号只能从感兴趣的分子振动模式中获得。
因此,克服了荧光干扰,使数据分析更加准确,无需样品预处理。对于大于20 μm的微塑料,FTIR技术由于操作简单,效果较好。
虽然检出限低于拉曼光谱,但影响比拉曼光谱更显著。而且,使用FTIR方法也不必担心拉曼光谱中荧光背景的干扰。
未来可以发展太赫兹光谱技术,发挥其高灵敏度和强穿透性的优势。便携式太赫兹光谱仪的发明是未来的一个挑战,因为目前太赫兹光谱仪的尺寸很大,而且用于检测微塑料。
HSI鉴别定性方法为微塑料污染监测提供了新的途径,但检出限为负,最高可达300 μm。因此,降低HSI技术的检测限将有利于微塑料污染的实时跟踪。扫描电镜能谱仪和高效液相色谱法在化学成分鉴定方面具有互补作用,具有广阔的应用前景。
[1] Ye, Y., Yu, K., & Zhao, Y. (2022). The development and application of advanced analytical methods in microplastics contamination detection: A critical review. Science of The Total Environment, 818, 151851.
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