1. 检测项目分类及技术要点

微塑料的检测流程主要包括样品采集、前处理、定性分析与定量分析四大环节，各环节需严格控制污染与误差。

1.1 样品采集

• 环境样品：

  • 水样：根据水体性质（海水、淡水、废水）使用不锈钢或玻璃采水器，通常连续采集50-1000 L，经系列筛网（如5 mm， 300 µm， 100 µm）或大体积原位过滤系统分级过滤。重点避免采样器及容器本身的塑料污染。

  • 沉积物/土壤：使用金属铲或岩芯采样器采集表层或分层样品。需记录地理位置、深度等信息。

  • 大气：使用主动或被动采样器收集悬浮颗粒物，过滤膜材质常为石英纤维或聚碳酸酯。

• 生物样品：采集目标生物组织（如胃肠道、鳃、肌肉），记录物种、大小、重量及采样部位。冷冻保存直至分析。

• 食品与消费品：如瓶装水、食盐、化妆品等，需依据产品形态进行代表性取样，并注意实验室本底污染控制。

1.2 样品前处理
核心目标是去除有机质和杂质，富集微塑料，且不破坏目标物。

• 消解：使用氧化剂或酸碱性试剂降解有机质。常用方法包括：

  • 30%过氧化氢（H₂O₂）消解：适用于大多数生物及环境有机质，温度通常低于50℃，反应数小时至数天。

  • 芬顿试剂（Fe²⁺ + H₂O₂）消解：强化氧化过程，效率更高。

  • 碱消解（如KOH或NaOH溶液）：常用于生物组织，但对某些聚合物（如聚酯、聚酰胺）可能存在降解风险。

  • 酶消解：使用蛋白酶、脂肪酶等，条件温和，专一性强，聚合物相容性最佳，但成本高。

• 密度分离：利用微塑料与无机颗粒的密度差异进行分离。常用浮选液包括：

  • 饱和氯化钠（NaCl，密度~1.2 g/cm³）：分离PE、PP等低密度塑料。

  • 碘化钠（NaI，密度~1.6 g/cm³）或碘化钾（KI，密度~1.6 g/cm³）：可分离大部分常见聚合物。

  • 氯化锌（ZnCl₂，密度~1.5-1.7 g/cm³）：成本较低，但需考虑环境毒性。

• 过滤：将富集后的样品转移到滤膜上（常用材质为聚碳酸酯、纤维素酯、铝氧化物等），滤膜孔径通常为0.45 µm、0.8 µm或1.2 µm，取决于目标粒径下限。

1.3 定性定量分析

• 显微技术：

  • 立体显微镜/光学显微镜：用于初步视觉筛选，依据形态、颜色、透明度进行计数和物理描述。但无法准确鉴定聚合物类型，主观性强。

• 光谱技术：

  • 傅里叶变换红外光谱（μ-FTIR）：尤其是配备焦平面阵列检测器的显微红外光谱（μ-FTIR-FPA），是主流的分析手段。通过测量分子键的振动吸收光谱（中红外区，4000-400 cm⁻¹）获得“化学指纹”，与谱库比对实现聚合物鉴定。可分析粒径下限约10-20 µm。成像模式可获得微塑料的二维分布图。

  • 拉曼光谱（Raman Spectroscopy）：特别是显微拉曼（μ-Raman），激光激发分子产生非弹性散射光谱。空间分辨率更高（~1 µm），可分析亚微米级颗粒，且不受水干扰。但对荧光物质敏感，样品荧光可能淹没信号。

• 热分析技术：

  • 热解-气相色谱/质谱联用（Py-GC/MS）：样品在惰性气氛中高温裂解，生成的特征裂解产物经GC分离、MS检测。能提供精确的聚合物化学组成信息，并能鉴定部分添加剂，适用于混合样品或复杂基质中的微塑料定量分析。但会破坏样品，且无法提供单个颗粒的形貌和尺寸信息。

• 定量与统计：

  • 结果通常以颗粒数量/单位体积（如个/L）、质量/单位质量（如mg/kg）或覆盖面积/单位面积表示。需报告粒径分布、颜色、形状（纤维、碎片、薄膜、颗粒等）及聚合物类型。

2. 各行业检测范围的具体要求

2.1 环境监测

• 海洋与淡水环境：

  • 范围：重点监测水体（表层、水柱）、沉积物、滩涂及指示性生物体。

  • 要求：遵循时空可比性原则，设立长期监测断面。粒径检测范围通常为1 µm至5 mm。需详细报告形态特征，并评估其潜在生态风险。

• 土壤环境：

  • 范围：农田、工业区、垃圾填埋场周边及城市绿地土壤。

  • 要求：关注土壤剖面中的垂直分布，评估其来源（如污泥农用、地膜残留、大气沉降）及对土壤生态和作物安全的潜在影响。

2.2 食品与饮用水安全

• 范围：瓶装水、包装饮料、食用盐、海产品（特别是双壳类）、蜂蜜等。

• 要求：

  • 瓶装水/包装饮料：需分析产品内容物及可能来自包装的迁移。采样量需满足统计显著性，检测粒径下限建议至1 µm。

  • 海产品：通常针对可食用部分（如贝类软体组织）进行整体消解分析，结果以颗粒/克组织湿重表示。

  • 标准：方法开发需符合食品安全检测的灵敏度、准确度和重现性要求，并建立严格的本底空白对照。

2.3 日化与纺织品

• 化妆品与个人护理品：

  • 范围：磨砂洁面乳、牙膏、沐浴露等有意添加塑料微珠的产品。

  • 要求：需准确鉴定聚合物类型（常见为PE），定量分析微珠的粒径分布（通常为10 µm至1 mm）及含量（个/g或质量分数）。多个国家和地区已出台禁令，检测需服务于合规性验证。

• 纺织品：

  • 范围：合成纤维织物（如聚酯、尼龙）在洗涤过程中释放的微纤维。

  • 要求：使用模拟洗涤设备收集释放液，分析纤维的释放量、长度分布及化学组成，评估不同织物结构、洗涤条件的影响。

2.4 工业与城市管理

• 废水处理：

  • 范围：污水处理厂进水、出水及污泥。

  • 要求：评估污水处理工艺对微塑料的去除效率，追踪微塑料在环境中的“汇”与“源”。由于浓度高、杂质多，前处理消解步骤尤为关键。

• 大气沉降：

  • 范围：室内外空气、降尘。

  • 要求：区分可吸入颗粒物（PM10， PM2.5）中的微塑料，评估人体经呼吸的暴露风险。

3. 检测仪器的原理和应用

3.1 光谱类仪器

• 显微傅里叶变换红外光谱仪（μ-FTIR/FPA）：

  • 原理：基于干涉仪和红外光源，测量样品对中红外光的吸收。焦平面阵列检测器可实现高通量成像。

  • 应用：环境、食品、消费品中微塑料单颗粒的快速鉴定、计数和尺寸测量。是进行聚合物类型识别和形貌关联分析的核心设备。

• 显微拉曼光谱仪（μ-Raman）：

  • 原理：基于单色激光照射样品后产生的拉曼散射效应，获得分子振动/转动能级信息。

  • 应用：特别适用于分析亚微米级（<10 µm）微塑料颗粒、纤维及受颜料干扰较小的样品。高空间分辨率使其能分析包裹在杂质内部的微塑料。

3.2 热分析-色谱质谱联用仪

• 热裂解-气相色谱/质谱联用仪（Py-GC/MS）：

  • 原理：样品在热裂解器中瞬间高温（如500-800℃）裂解为小分子挥发性产物，经GC分离后，由MS进行定性和定量。

  • 应用：用于复杂基质中微塑料的质量定量和聚合物化学组成精确鉴定。尤其适用于碳黑填充塑料、高度风化塑料或样品量极少的微塑料分析。通过特征裂解标志物（如聚苯乙烯的二聚体、三聚体）进行定量。

3.3 辅助与前沿仪器

• 扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱仪（SEM-EDS）：

  • 原理：SEM提供高分辨率三维形貌，EDS分析表面元素组成。

  • 应用：用于观察微塑料表面风化、降解特征（如裂纹、生物膜），并分析其吸附的金属等元素。

• 流式细胞仪（配合荧光染色）：

  • 原理：使用尼罗红等荧光染料选择性染色微塑料，通过流式细胞术进行高通量计数和粒径估算。

  • 应用：适用于水体样品中微塑料的快速筛查和浓度初判，但需注意染料的特异性问题。

• 激光直接红外成像（LDIR）或拉曼成像：

  • 原理：将红外或拉曼光谱与自动化平台扫描结合，无需将颗粒转移至滤膜，可直接对样品表面进行大面积、自动化的化学成分成像。

  • 应用：实现高通量、自动化的微塑料分析，减少人为误差，提高分析效率，正成为新兴的主流技术之一。