導(dǎo)讀

近日，島津分析中心與華東師范大學(xué)河口海岸學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室施華宏教授課題組合作，通過(guò)采集沿海、河口和湖泊等地區(qū)大量環(huán)境塑料碎片，使用Py-GCMS技術(shù)分析了塑料碎片中富集的多類(lèi)添加劑含量，深入研究了環(huán)境塑料碎片及其裂紋的分類(lèi)、表征和評(píng)估體系。其研究成果相繼發(fā)表在環(huán)境領(lǐng)域知名期刊《Journal of Hazardous Materials》和《Environmental Science & Technology》上（均為一區(qū)TOP期刊）。

什么是塑料碎片及微塑料

塑料制品，在我們的日常生活中使用非常的普遍。當(dāng)被遺棄后在自然環(huán)境中經(jīng)歷風(fēng)吹日曬逐漸變小，形成了塑料碎片，甚至是微塑料。微塑料是目前環(huán)境學(xué)科研究的前沿?zé)狳c(diǎn)之一。它又被稱(chēng)為海洋中的PM2.5，一般定義為尺寸小于5mm的塑料顆粒、微纖維、泡沫塑料或者薄膜等。微塑料可分為初級(jí)微塑料和次級(jí)微塑料。在2016年召開(kāi)的第二屆聯(lián)合國(guó)環(huán)境大會(huì)上，微塑料的污染被列入環(huán)境與生態(tài)學(xué)科的第二大科學(xué)問(wèn)題。

塑料碎片及微塑料的危害 

塑料碎片及微塑料通過(guò)各種途徑進(jìn)入環(huán)境，在海洋、高原中均被檢測(cè)出，最后通過(guò)食物鏈被人體吸收。微塑料對(duì)人體的危害主要包括直接攝入、微塑料中本身含有的添加劑、微塑料吸附的有機(jī)污染物等。

圖1. 塑料碎片及微塑料的危害

塑料碎片及微塑料的研究難點(diǎn)

由于環(huán)境介質(zhì)的復(fù)雜，顆粒分布的不均一，采樣和前處理方法的不統(tǒng)一，使得塑料碎片及微塑料分析具有較大的不確定性，這也阻礙了研究機(jī)構(gòu)和決策部門(mén)對(duì)這一新污染物的常規(guī)檢測(cè)。

Py-GCMS，島津高效應(yīng)對(duì)之道

Py-GCMS因具有前處理簡(jiǎn)便、樣品用量少、節(jié)省溶劑、分離效能高、分析速度快等特點(diǎn)，可用于塑料碎片中添加劑及吸附的有毒有害物質(zhì)分析。

圖2. 島津Py-GCMS聯(lián)用系統(tǒng)（GCMS-QP2020_NX+ EGA-PY-3030D+AS-1020E）

案例分享I：鄰苯二甲酸酯、溴類(lèi)阻燃劑分析

在《Journal of Hazardous Materials》（IF 14.224/Q1）論文中，作者選取了崇明島地區(qū)、長(zhǎng)江口南支地區(qū)和杭州灣地區(qū)三個(gè)區(qū)域作為研究對(duì)象，使用島津Py-GCMS分析了長(zhǎng)江口塑料碎片中鄰苯二甲酸酯（PAEs）和多溴二苯醚（PBDEs）的濃度和空間分布情況。其中，塑料碎片中PAEs的濃度分布在26.8 ~ 4241.8 μg/g之間，最高濃度的點(diǎn)位位于長(zhǎng)江口南支。DEHP是最主要的鄰苯二甲酸酯類(lèi)污染物，其次是DIBP和DBP。PBDEs的檢出率相對(duì)較低。通過(guò)分析研究，為調(diào)查區(qū)域的污染水平提供了詳實(shí)的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，揭示了該調(diào)查區(qū)域受到添加劑和微塑料的中度污染。有必要加強(qiáng)塑料垃圾的管控和治理。

圖3. 7種鄰苯二甲酸酯 (DIBP, DBP, BBP, DEHP, DNOP, DINP, DIDP)總離子流圖

圖4. 溴類(lèi)阻燃劑質(zhì)量色譜圖舉例

圖5. 長(zhǎng)江口塑料碎片和沉積物中PAEs和PBDEs的濃度和空間分布規(guī)律

（備注: 圖片來(lái)源Deng, H. et al. Journal of hazardous materials 2021, 409, 124937.）

案例分享II：抗氧化劑、紫外線穩(wěn)定劑、塑化劑分析

在ES&T（IF 11.357/Q1）論文中，作者篩選了800多個(gè)塑料碎片樣品，使用島津Py-GCMS分析了樣品中塑化劑、阻燃劑、抗氧化劑和紫外線穩(wěn)定劑的含量，發(fā)現(xiàn)聚丙烯材質(zhì)中塑化劑和抗氧化劑濃度最高。

圖6. 3種抗氧化劑（BHT, 2,4-DTBP, Irganox 1076）和

5種紫外線穩(wěn)定劑(UV 320, UV 326, UV 327, UV 328, UV 531)總離子流圖

此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，塑化劑的濃度和碎片尺寸（fragment size）及塑料表面裂紋的線密度（line density）負(fù)相關(guān)，即碎片表面裂紋越多，塑化劑含量越低。這項(xiàng)研究揭示了塑化劑含量和塑料破碎程度的相關(guān)性。

客戶(hù)聲音

兩篇論文的第一作者鄧化博士表示：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，得到了島津應(yīng)用工程師的大力協(xié)助，GCMS儀器良好的穩(wěn)定性和工程師專(zhuān)業(yè)的指導(dǎo)保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。另外，使用Py-GCMS分析的優(yōu)勢(shì)主要在于樣品可以直接進(jìn)樣，不需要經(jīng)過(guò)有機(jī)溶劑提取，凈化濃縮等繁瑣的前處理步驟，進(jìn)樣操作快捷簡(jiǎn)便，適合分析大批量環(huán)境塑料碎片樣品，大大提高檢測(cè)效率。

兩篇論文的第一作者鄧化博士（攝于挪威）

結(jié)語(yǔ)

塑料碎片及微塑料作為一類(lèi)新污染物，越來(lái)越受到關(guān)注，對(duì)其定性、定量、表征的需求將會(huì)越來(lái)越多。島津公司始終站在守護(hù)人類(lèi)和地球健康的第一線，為用戶(hù)提供先進(jìn)的解決方案，更好的助力新污染物治理相關(guān)工作。

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