饮用水中微塑料检测技术的分析

高娜 冯雅男 初启飞

（青岛英伦检测技术服务有限公司 山东青岛 266000）

1 前言

塑料制品具有价格便宜、较为耐用等优点，在日常生活中应用广泛。塑料物品进入到水资源中后，会进行降解及碎化，最终成为细小的微塑料颗粒，通常将尺寸不超过5 mm的塑料碎片称作微塑料。这些微塑料的存在会给人们的健康和生活带来不利影响，检测饮用水中是否存在微塑料十分重要，若想确保检测质量及水平，就要充分运用各种检测技术，提升检测结果的准确性。

2 微塑料的危害

2.1 物理方面的危害

因为微塑料具有持久性等特点，其造成的环境问题在全球范围内引起广泛关注。水资源中存在的塑料尺寸普遍在几微米到几厘米之间，还存在纳米塑料颗粒。根据相关研究发现，有数百种动物会吸入塑料颗粒，或者被塑料缠绕，有200余种动物可能会在自然界内吸入微塑料，通过研究一些浮游生物、鱼类、鲸鱼等生物的尸体都能够验证这一结论。部分海洋生物在游行或者捕食的过程中会不慎吸入微塑料，这些微塑料能够长期存留在动物的胃肠道内，导致机械损伤，使食道被堵塞，令动物产生饱腹感，影响进食和营养摄入，导致其体重下降、发育迟缓[1]。另外，误食微塑料后，还可能会诱发器官坏死、细胞增殖等问题，甚至影响免疫功能。微塑料粒径越小，所具备的穿透力就越强，纳米颗粒可以在生物体内四处移动，造成多部位的损伤。

2.2 化学危害

微塑料相当于有毒物质的载体，为传播有毒物质提供了多种新途径。

虽然塑料制品本身无毒，但是在其制造过程中会加入多种添加剂，例如，被当作阻燃剂使用的多溴联苯醚等物质。一些研究表明，添加剂占微塑料重量的4%。

微塑料的表面积相对较大，水中一些持久性较强的有机物如二噁英等物质会直接附在微塑料表面。一些研究表明，海洋中微塑料的污染浓度要远远高于其它水源。当生物体误食微塑料后，因为体内的pH值较低、温度较高、存有消化液，一些污染物等物质会被直接排入生物体内。大部分化学物质借助微塑料进入到人类身体内的数量是有限的，然而领苯二甲酸酯等一些用于生产塑料的材料和添加剂，可以通过生产塑料及降解，最终进入到人类的体内。此外，因为人类和海洋动物等生物之间存在捕食关系，也会给自身的健康带来不利影响[2]。

3 微塑料检测技术分析

3.1 目视法

目视法是指检测人员使用肉眼进行观察，判断物质是否为塑料。通常可以使用肉眼对1～5 mm范围内的样品开展分类工作。这种方法相对来说更加简单，鉴定速度更快，而且对检测人员的素质能力要求不高，经过简单培训即可胜任。但是当待测微塑料尺寸不超过1 mm，或者无机颗粒及有机颗粒会对微塑料进行干扰时，这些情况就不适用目视法[3]。

3.2 光学显微镜

如果遇到肉眼无观察的微塑料时，需要借助显微镜技术进行鉴定识别。光学显微镜能够有效将物体表面的结构及纹理放大，通常用于观测尺寸超过数百微米的微塑料。一旦微塑料粒径不超过100μm时，普通光学显微镜无法对其进行鉴定。在对已知聚合物的颜色等特点开展鉴定工作后，能够借用已知聚合物对微塑料进行鉴定，这种检测方法更加快速，价格较低，但是极易出现分类错误问题。通过观察颜色可以鉴定常见颗粒的化学成分，塑料颗粒为透明色，可以认为是聚丙烯；塑料颗粒为白色，可以认为是聚乙烯。然而，在单一运用光学显微镜对一些含有杂质的样品进行鉴定的过程中，极易把一些颜色比较显眼的非塑料物质当作微塑料，将一些透明物质当做非塑料物质，影响对样品中微塑料物质丰度的判断。部分研究将确定样品为微塑料的物质运用热分解气象色谱进行二次检验后发现，其中只有少数样品为一类聚合物，如果没有对微塑料开展化学成分分析，使用普通显微镜进行检测极易发生假阳性，出现的概率大约为20%，甚至更高。因此，在对微塑料进行检测的过程中，一般会使用光学显微镜及光谱技术进行联合检测，尽可能减少出现结果不准确的情况[4]。

3.3 电子扫描显微镜

与传统光学显微镜相比，电子扫描显微镜能够放大的倍数更高，图像更加清晰，分辨率高达0.1μm，要求样品必须是固体、无毒、无放射性，并且需要在高度真空的实验环境内对一些不具备导电性或导电性能较差的样品开展镀膜工作，防止堆积电荷。如果在扫描电镜上设置能量散射X射线，那么就能够在低度真空实验环境中使用。电子扫描显微镜与装有能量散射X射线的电子扫描显微镜相比，后者能够提供详细的化学分析，降低误判概率，但是这种方法无法将添加剂和各种吸附物质进行区分，且仪器价格较高，检测时间较长，使用范围有限[5]。

3.4 红外光谱法

该方法是现阶段最常用的一种检测方法，能够提供粒子的各项信息，易于判断出碳基聚合物。当化学键组合不同时，能够产生的光谱也各不相同，可以把微塑料和其他一些无极粒子、有机粒子进行区分。该方法主要借助样品粒子的红外光谱，将其与光谱数据库的各种物质进行对比，可以有效判别微塑料，判断特定的聚合物种类，识别样品输入途径等。红外光谱检测方法属于一种不需要入侵的分析方法，不会给样品带来任何影响。以往的红外光谱分析要花费大量的时间，需要提前将粒子进行分类，一些粒径较小、数量较少的微塑料可能会出现遗漏现象，如今，显微镜和红外光谱仪的联合使用可以有效避免这一问题。红外纤维技术具有诸多优点，例如，无需繁琐的准备工作，直接鉴别微塑料即可，还能够为鉴别微塑料提供一个无尘环境，防止外来物质污染样品。

3.5 拉曼光谱

拉曼光谱的应用也很广泛，主要原理为：某个激光束落在物体上后，因为不同物质分子结构各不相同，能够产生各种频率的散射光线，每种聚合物产生的光谱也不同。该方法也需要与光谱数据库进行对比，判断是否为微塑料，鉴别微粒的构成物质。拉曼光谱主要运用单色激光源，其激光束能够检测极小粒径的物质，甚至达到1μm，同时也有一些研究证实，这种检测方法可以对1 nm的物质进行检测（见表1）[6]。

表1 拉曼光谱等方法检测中国三峡的平均丰度和最大丰度状况（单位m2）

4 结论

微塑料具有持久性等特点，饮用水源中的微塑料污染问题受到社会各界的广泛关注。饮用水源和自然水体存在一些不同之处。所以，在对饮用水进行检测的过程中，要针对饮用水的特点，运用科学可靠的检测方法，提升检测结果的准确性，为消除饮用水中的有害物质提供参考，以保证人们的饮水安全。