專(zhuān)家研究成果 | 利用安捷倫 TD-GC/MS及8700 LDIR 紅外成像技術(shù)揭示人類(lèi)排泄物中的小尺寸微塑料顆粒及其潛在來(lái)源
近日,中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院安立會(huì)研究員課題組在“Environmental Science & Technology”上聯(lián)合發(fā)表了題為“Unveiling Small-Sized Plastic Particles Hidden behind Large-Sized Ones in Human Excretion and Their Potential Sources”的研究論文,由朱龍博士和武志鑫博士研究生共同擔(dān)任第一作者完成。
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由于微塑料在環(huán)境中的廣泛分布,全球范圍內(nèi)對(duì)因接觸微塑料而引起健康風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)注度持續(xù)增加。過(guò)去由于測(cè)試技術(shù)的限制,對(duì)于小粒徑微塑料顆粒的研究信息及其暴露特性的證據(jù)較少。本研究采用安捷倫 Cary630 FTIR、8700 LDIR 激光紅外成像和TD-GC/MS多種測(cè)試技術(shù)相結(jié)合,對(duì)人體排泄物中低至 0.22μm 的塑料顆粒的顆粒豐富和質(zhì)量濃度進(jìn)行了綜合檢測(cè)。結(jié)果表明,糞便和尿液中的大尺寸(>20μm)和小尺寸(0.22 - 20μm)塑料主要以聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚丙烯(PP)為主。按照形態(tài)學(xué)分類(lèi),碎片在糞便和尿液中占比最高,分別占比為 60.71% 和 60.37%。
本次研究使我們?cè)黾恿藢?duì)人體內(nèi)微塑料存在的認(rèn)識(shí),尤其是對(duì)人類(lèi)危害更大的且容易被忽視掉的小顆粒的認(rèn)識(shí)將更加清楚。為了能夠更加準(zhǔn)確了解微塑料的命運(yùn)以及對(duì)人類(lèi)的潛在毒性,未來(lái)的研究中除了應(yīng)該關(guān)心微塑料顆粒的豐度、濃度、大小、形狀和成分等,還應(yīng)該關(guān)注塑料顆粒上添加劑和吸收污染物的信息。最重要的是應(yīng)該采取各種可行措施以防止微塑料對(duì)人體的污染,因?yàn)榇罅垦芯啃畔⒈砻魉芰先萜鞯氖褂煤退a(chǎn)品消費(fèi)量與糞便中微塑料含量呈極顯著相關(guān)。目前的發(fā)現(xiàn)對(duì)于理解微塑料暴露及其對(duì)人類(lèi)的可能來(lái)源至關(guān)重要;與此同時(shí),它們也為評(píng)估未來(lái)接觸微塑料的健康風(fēng)險(xiǎn)提供了非常寶貴的數(shù)據(jù)。
專(zhuān)家介紹
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安立會(huì)
中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院研究員
博士生導(dǎo)師,中國(guó)質(zhì)量檢驗(yàn)協(xié)會(huì)水環(huán)境工程技術(shù)與裝備專(zhuān)業(yè)委員會(huì)副主任委員、中國(guó)材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)微塑料及其環(huán)保試驗(yàn)技術(shù)委員會(huì)委員。主要從事天然與合成環(huán)境污染物的水生態(tài)毒理效應(yīng)、環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究,重點(diǎn)關(guān)注塑料污染(包括微塑料)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)安全和人體健康的影響,利用多策略開(kāi)展塑料污染(包括微塑料)來(lái)源及其控制對(duì)策研究,為開(kāi)展環(huán)境塑料與微塑料污染的管控提供科學(xué)依據(jù)。先后承擔(dān)和參與了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目多項(xiàng),在 EST、CEJ、JHM、WR 等雜志上發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文多篇,編/譯《水和廢水微塑料》等。作為生態(tài)環(huán)境部技術(shù)支撐專(zhuān)家,多次參加 UNEAs 和 G20 等國(guó)際組織有關(guān)塑料與微塑料污染治理國(guó)際案文磋商。
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朱 龍
博士
博士師從安立會(huì)研究員,現(xiàn)就職于中國(guó)疾病預(yù)防控制中心環(huán)境所。博士期間致力于人體微塑料污染特征及健康風(fēng)險(xiǎn)研究,重點(diǎn)關(guān)注人體微塑料暴露特征、來(lái)源解析,毒性評(píng)估等前沿科學(xué)問(wèn)題,現(xiàn)以第一作者在 Environmental Science & Technology、Critical Review in Environmental Science & Technology、Environmental Science & Technology Letters 等期刊發(fā)表 SCI 論文 7 篇。
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武志鑫
博士研究生
碩士師從安立會(huì)研究員,現(xiàn)于北京工業(yè)大學(xué)就讀博士研究生,研究方向?yàn)榧{米材料的生物分析成像和原位/質(zhì)譜檢測(cè)研究。建立 TD-GC/MS 定量分析環(huán)境微塑料的方法,重點(diǎn)研究污水處理廠污水污泥處理工藝中微塑料的質(zhì)量評(píng)估,于 Environmental Science & Technology、Chemical Engineering Journal 和《環(huán)境科學(xué)》等期刊發(fā)表論文 3 篇。
用戶反饋
為了探究人體糞便和尿液中微塑料的污染特征,我們采用了8700 LDIR激光紅外成像光譜儀和 TD-GC/MS 技術(shù)對(duì)糞便和尿液中的微塑料進(jìn)行上機(jī)檢測(cè)。兩種儀器配備了專(zhuān)門(mén)為微塑料研究而建立的數(shù)據(jù)庫(kù),準(zhǔn)確度極高,自動(dòng)化流程大大減少了人工操作和時(shí)間成本,能夠快速獲取有關(guān)微塑料尺寸、形狀和聚合物類(lèi)型等多項(xiàng)參數(shù)。
通過(guò)使用 8700 LDIR 激光紅外成像和 TD-GC/MS 技術(shù),我們的研究發(fā)現(xiàn)了大量尺寸在 0.22 - 500μm 之間的微小微塑料顆粒,共涵蓋了 10 種不同的聚合物類(lèi)型。這些發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了傳統(tǒng)的人工目視檢查結(jié)果,極大地提升了我們對(duì)人體微塑料污染的了解,為更有效地評(píng)估人體微塑料暴露風(fēng)險(xiǎn)提供了有力的數(shù)據(jù)支持。
Cary630 FTIR 光譜儀:用于 >500μm 粒徑微塑料檢測(cè)
安捷倫 Cary 630 FTIR 光譜儀采用一體式干涉儀設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧且可靠耐用。與鉆石晶體 ATR 搭配,可實(shí)現(xiàn)對(duì)多種不同形態(tài)樣品的檢測(cè)。鉆石晶體 ATR 具有非常出色的耐磨性和耐腐蝕性,不受任何樣品材料的影響,非常適合用于固態(tài)聚合物顆粒樣品的定性分析。
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圖 1. 搭配鉆石 ATR 附件的 Cary630 FTIR 光譜儀
8700 LDIR紅外成像:用于 20-500μm 粒徑微塑料檢測(cè)
8700 LDIR 紅外成像光譜儀采用量子級(jí)聯(lián)激光器作為光源,搭配安捷倫開(kāi)發(fā)的高度智能化 Clarity 軟件,可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)微塑料顆粒識(shí)別、圖像采集、紅外譜圖測(cè)試、尺寸信息以及定性結(jié)果統(tǒng)計(jì)等。與此同時(shí),還可獲得每個(gè)顆粒的形態(tài)分析數(shù)據(jù),可用于顆粒的形狀篩分及溯源工作。
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圖 2. 安捷倫 8700 LDIR 紅外成像
TD-GC/MS:用于 0.22-20μm 粒徑微塑料檢測(cè)
TD-GC/MS 技術(shù)能夠鑒定、表征和量化各種樣品中的微塑料,它鑒定出了五種聚合物中用于定量分析的標(biāo)記化合物,并確定了各自的線性校準(zhǔn)曲線。TD-GC/MS 將樣品進(jìn)行熱解和脫附,最大限度地提高對(duì)痕量水平目標(biāo)化合物的靈敏度。這一技術(shù)有助于將干擾降至最低,并通過(guò)熱解、解吸和 GC/MS 進(jìn)樣等步驟,從而大幅提高樣品通量。
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圖 3. TD-GC/MS 系統(tǒng)
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