深入骨髓的微塑料
2020年8月,美国化学会年会上首次公布:人的肺、肝、脾和肾脏,无一例外都存在微塑料污染。此后,更多研究陆续在胎盘、睾丸等组织中也发现微塑料。
2024年12月,中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室与国家骨科医学中心-首都医科大学附属北京积水潭医院,联合在The Innovation Medicine上发表了最新成果,首次提供了在人体骨骼和骨骼肌中发现微塑料的证据[1]。
环境中微塑料更是无处不在,科学家早已发现无论是地球上最高的珠穆朗玛峰还是最深的马里亚纳海沟都有微塑料的踪迹。
微塑料的来源
微塑料有多种来源,包括轮胎、纺织品、化妆品、油漆和较大物品的碎片,并广泛分布在整个自然环境中,随呼吸、饮食和皮肤接触等方式入侵人体。如外卖所使用的餐盒,就包含聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、聚氯乙烯PVC、聚碳酸酯塑料PC、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET等材质,这些材质在不同的使用场景下可能会释放微塑料。
到2040年,环境污染可能会增加一倍,即使停止塑料排放,现存塑料的碎裂仍会使微塑料数量继续上升,进而增加生物和人类的暴露。有研究表明,微塑料会影响微量营养素的吸收;增加肠道不适症状比如腹泻、直肠出血和腹部绞痛;塑料微粒还会刺破和摩擦器官壁诱发炎症。
微塑料环境累积的来源和途径[2]
微塑料如何检测
作为近年来备受瞩目的新型环境污染物,微塑料在环境中的迁移、转化、归趋和生态毒理效应都值得深入研究,而建立准确、高效的微塑料分析方法则是进行上述研究的基础。
热裂解是有效识别和定量环境介质和生物样品中微塑料污染的分析方法。该方法依赖于特定温度下排除氧气后产生的裂解(pyrolysis)产物,经GC/MS检测得到的裂解谱图,表征不同聚合物的指纹图谱,可以在分子水平上对挥发性的裂解产物进行识别。在特定热解产物的基础上,py-GC/MS可以测定微塑料聚合物质量,从而同时对复杂环境样品中不同微塑料进行精准定性和定量。
Py-GC/MS优势:
(1)样品可与有机塑料添加剂一起进行分析,不需要添加溶剂,从而避免了背景污染;
(2)测定方法灵敏可靠。
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利用Py-GC/MS建立了12种微塑料的定量方法。
12种微塑料及特征裂解产物信息一览
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方法学参数:
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方法学数据:
标准品TIC图&MS通道质谱图
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12种微塑料标准曲线信息
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利用F-search MPs软件可对聚合物进行定性和定量分析。
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定性和定量分析结果(点击查看大图)
聚合物质谱图(由裂解产物质谱图加和得到)
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微塑料分析中需要使用极高的温度裂解,极易造成GCMS进样口污染和离子源污染。
赛默飞GCMS进样口采用专利可拆卸设计,方便客户拆卸超声清洗。
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专利真空锁技术,可在两分钟内更换离子源,快速恢复离子源状态,方便使用。更可在数分钟内无需卸真空完成色谱柱的更换,效率倍增。
热裂解-气相色谱-质谱提高了微塑料的检测能力,特别是准确定量分析的能力。利用Py-GC/MS可建立微塑料的定性定量分析方法,实现微塑料的高灵敏检测,探清微塑料的赋存状况,为后续的微塑料治理提供数据支撑。
参考文献:
[1]Chen Q., Wei X., Xie R., et al., (2024). Beyond physical particles: A holistic assessment of human health risks from real-world micro-nanoplastic exposure. The Innovation Medicine2(4): 100104.
[2] Thompson R C, Courtene-Jones W, Boucher J, et al. Twenty years of microplastic pollution research—what have we learned?[J]. Science, 2024, 386(6720): eadl2746.