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土壤中的微塑料检测

微塑料是指粒径小于5mm的塑料颗粒、碎片、纤维等,可分为原生微塑料和次生微塑料。原生微塑料是指最初就被制造为具有微观尺寸的微塑料,次生微塑料是指大型塑料物品经碎裂和风化而形成的微塑料。具有稳定性高、粒径小及迁移性强等特性,能长期存在于土壤环境中,并且充当各种污染物迁移的载体,甚至通过植物富集等方式经食物链逐级传递,对环境和人体健康造成严重危害。然而,由于土壤基质的复杂性和分析技术的限制,关于土壤微塑料的研究尚存很多空白。



土壤中微塑料的采集方法:


土壤、沉积物:确定采样位置、采样深度及样方的设计等,多点法采集样品;表层样品和分层采集的剖面样品;采集深度不一沉积物采样深度一般为表层2、 3、5cm不等,土壤一般取样深度0~20cm;采集工具多样。



土壤是一种十分复杂的环境介质,包含有机物、黏土、矿物质和土壤生物等。土壤中的各种基质与微塑料存在不同程度的结合。土壤基质与微塑料分离的有效性是后续识别和定量分析的基础。

土壤中微塑料常见的分离方法包括:

(1)物理分离法,如筛分法、静电分选法、密度分离法、磁性分离法、淘析法和泡沫浮选法;

(2)化学分离法,如油提法、加压流体萃取;

(3)去除有机质的相关方法,如酸消解、碱消解、氧化法和酶解法。土壤中微塑料常用的识别方法包括物理识别(即目视鉴定)和化学识别(如光谱分析、热分析和色谱质谱分析);定量方法包括计数、称重、数学计算和仪器分析。

其中,密度分离法作为最常用的分离方法,操作简单且分离效果良好(表2),但存在无法有效去除有机物和分离小塑料颗粒(<50 μm)的问题;新兴的加压流体萃取技术会对微塑料结构造成一定破坏,但由于其自动化程度高、成本低、效率高,仍具有良好的应用前景;其他替代方法(如油提法、磁性分离法等)的应用相对有限,其对土壤样品的适用性还有待研究。不同强度的消解方法均会对微塑料结构造成不同程度的破坏,且增强有机质消解效率往往以牺牲微塑料回收率为代价(表3)。

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现阶段的识别定量方法主要包括借助显微镜的目视鉴定方法、以红外光谱和拉曼光谱及其衍生技术为主的光谱分析方法以及与质谱或色谱等联用的热分析方法(表4),这些方法在应用于土壤微塑料识别时存在耗时长、微塑料尺寸和样品量大小受限或破坏微塑料结构等诸多问题,将不同的方法进行组合有望解决这些不足。此外,由于研究者采用的分离检测方法的差异性,研究结果难以横向比较。

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