饮用水微塑料检测之最新技术

     

栏目导语

     

水质检测是保障水质安全的至关重要环节。为更好地推动检测技术发展、提升实验室人员检测水平，《净水技术》结合每期出版的检测类文章或行业热点资讯，整理并输出较为前沿、更为创新的检测技术或方法，让科技带动检测行业发展。

本试验方法包括水样的 前处理 以及使用显微拉曼仪进行 定性定量检测和分析 。

前处理和检测流程示意图如图1，其中：（1）水样；（2）一级过滤：截留水样中≥2μm的所有颗粒物；（3）消解：对一级过滤后滤膜上的截留物质进行消解，选择适宜的消解液和消解条件，去除截留物中天然有机物及其他会对后续微塑料检测产生干扰的物质；（4）洗脱：将滤膜上的待测物质经超声波震荡至消解液中，形成洗脱液；（5）二级过滤：将洗脱液用定制的抽滤装置进行二级过滤；（6）上机检测。

前人的研究中均采用了以局部估计总体的方式对微塑料的丰度进行定量分析以降低检测时间成本，采集的局部区域有扇形区域、五点区域（以圆心及滤膜中部各方位四点）、三点区域(滤膜圆心、边缘、圆心与边缘之间各一点)等。本研究在试验过程中发现微塑料存在在过滤区域边缘聚集的现象，为避免因边缘聚集现象造成对微塑料数量估计的偏差，本研究选择 对三点取样法 进行了定量估计研究。

图2三点取样法示意图

三点分布如图2所示，每个矩形区域为一点，共三点，三点面积之和约占整个待测面积的9.8%。根据式(1)估算水样中微塑料的数量。

（1）

其中：N _总 ——整个待测面积上的微塑料总数，个；

N _i ——每个点面积上的微塑料数量，个；

S _总 ——总的待测面积，S _总 =15.9mm ² ；

S _点 ——每个点的面积，mm ² 。

在对区域内每一颗粒进行定量分析的同时也将逐一进行定性分析。定性方法是将颗粒的拉曼谱图与OMNIC软件中HR FT-Raman polymer library谱库进行匹配，根据样品的特征峰会对聚合物的类型进行鉴别并生成相应的匹配度，本实验中在当前仪器参数的设置下，当特征峰明显且匹配度＞60%时即认为是该聚合物类型。

微塑料存在广泛，为减少背景干扰，本研究采用了如下质控措施：

1、试验人员穿棉质实验服，佩戴丁腈手套，整个试验在通风橱中进行，操作过程中避免使用塑料制品；试验器具在使用前用滤后超纯水（将超纯水用2μm孔径不锈钢滤膜进行过滤）冲洗三次，接触过微塑料标准品的试验器具先使用50%乙醇溶液清洗，再使用滤后超纯水冲洗三次；

2、样品抽滤过程中在抽滤间隙使用不锈钢盖对漏斗进行遮盖避免空气中微塑料进入，抽滤完成后的待测样品存放于玻璃培养皿中；

本研究探索建立了基于拉曼光谱检测饮用水中微塑料的方法，采用 一级过滤，消解，洗脱，二级过滤的前处理方式 ，浓度20%的过氧化氢消解效果最佳，氧化铝膜作为二级过滤滤膜上机最适。经 三点取样法定量分析 ，方法的回收率为75.64%-121.53%，低浓度组相对标准偏差（RSD，n=6）为22.65%，中浓度组相对标准偏差（RSD，n=6）为14.74%，高浓度组相对标准偏差（RSD，n=6）为11.21%。 本方法操作便捷、回收率较高、时间成本适宜，可适用于检测生活饮用水中的微塑料。

由于显微拉曼仪在进行检测时在保证检测到较小粒径微塑料的情况下，需要较大的时间成本，故采用三点取样法进行定量分析。这在一定程度上会对微塑料的数量造成高估或低估，更精确更优化的方法还亟待研究。