CN107966393A - 一种海水中微塑料含量和生物体吸收微塑料的测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种海水中微塑料含量和生物体吸收微塑料的测定方法，包括以下步骤：采集环境中的海水于容器内；将具有粘性的荧光粉材料置于容器内搅拌，对海水中的微塑料进行荧光标记；加入一定量的海水密度溶液后，进行搅拌；去除容器底部的静置沉淀物后，采用荧光光谱仪测定海水中荧光微塑料的浓度；将活体海洋生物置于容器内培养一段时间；去除活体海洋生物后，采用荧光光谱仪测定容器内海水中荧光微塑料的浓度；解剖活体海洋生物，采集目标组织器官，测定各目标组织器官中荧光微塑料的浓度。本发明提供的方法能够准确检测海水环境中微塑料的含量以及生物体对环境中微塑料的吸收情况，对环境的保护和微塑料的治理具有积极的意义。
Description
技术领域
本发明涉及环境污染物检测领域，特别涉及一种海水中微塑料含量和生物体吸收微塑料的测定方法。
背景技术
众所周知，塑料这种材料在当今生活中的重要作用。各种塑料制品在给人们生活带来各种便利的同时，也带来了各种潜在健康风险，其中最突出的就是塑料制品在被丢弃后经过一定的物理、化学、生物等作用，会变成颗粒越来越小的塑料颗粒——微塑料，微塑料通常为粒径小于5mm的塑料颗粒。这种塑料颗粒不会被自然环境降解，而是一直存留在环境中，甚至会进入生物体内，带来环境健康风险。在评价微塑料的健康风险过程中，急需准确、灵敏、方便快捷的方法来检测微塑料在环境中含量与生物体内含量的关系。
《DB21T 2751—2017海水中微塑料的测定傅立叶变换显微红外光谱法》规定了一种海水中微塑料的测定方法，然而该方法操作步骤复杂且测量成本高。
荧光示踪技术由于高灵敏度和选择性，申请公布号CN 105651748A的专利申请，公开了一种定量分析微塑料在水生生物体内富集分布的方法；然而该方法均是人为制造出微塑料环境或微塑料药液后，再进行生物的染毒实验。而在以上过程中，需要先将微塑料进行荧光标记后再投入染毒物质溶液体系中，无法得知真实水环境中微塑料含量和生物体吸收水环境中微塑料的关系。因此亟需要一种能够直接在水环境中直接对微塑料进行荧光标记并对微塑料含量和生物体吸收水环境中微塑料的测定方法，尤其是在比较复杂的海水环境中。
发明内容
为解决以上背景技术中提到的如何采用荧光标记检测海水环境中的微塑料含量和海水环境中生物体吸收海水环境中微塑料的问题，本发明提供一种海水中微塑料含量和生物体吸收微塑料的测定方法，包括以下步骤：
S100、采集环境中的海水于容器内；
S200、将具有粘性的荧光粉材料置于装有海水的容器内搅拌，对海水中的微塑料进行荧光标记；
S300、加入一定量的海水密度溶液后，进行搅拌；
S400、去除容器底部的静置沉淀物后，采用荧光光谱仪测定海水中荧光微塑料的浓度；
S500、将活体海洋生物置于容器内培养一段时间；
S600、去除活体海洋生物后，采用荧光光谱仪测定容器内海水中荧光微塑料的浓度；
S700、解剖活体海洋生物，采集目标组织器官，测定各目标组织器官中荧光微塑料的浓度。
进一步地，所述具有粘性的荧光粉材料采用以下重量配比的组份制成：
进一步地，所述具有粘性的荧光粉材料的制备方法如下：
步骤一、将甲基苯基硅树脂、聚氨基甲酸酯和荧光粉在120℃-140℃下搅拌30min-60min，形成混合物M1；
步骤二、在混合物M1中，加入二乙烯苯，在90℃-110℃下搅拌20min-40min，形成混合物M2；
步骤三、在40℃-70℃下，在混合物M2中加入明胶，搅拌30min-60min，形成混合物M3；
步骤四、将混合物M3干燥后，制成粉末即得到具有粘性的荧光粉材料。
进一步地，步骤四中，制成粉末的直径在0.5mm-1.2mm之间。
进一步地，S200中，将具有粘性的荧光粉材料置于容器内搅拌时，将容器内海水温度加热至50℃-65℃，搅拌15min后，冷却至室温。
进一步地，S200中，将具有粘性的荧光粉材料置于容器内搅拌时，采用紫外光照射容器中的海水2min-3min。
进一步地，S300中，所述海水密度溶液为氯化钠、氯化镁、硫酸钙、硫酸钾、溴化镁和水的混合溶液，密度为1.10g/cm3-1.5g/cm3。
进一步地，所述海水密度溶液的加入量为容器中海水体积的3％-8％。
进一步地，S500中将活体海洋生物置于容器内培养时间为7天。
进一步地，所述荧光粉为卤磷酸钙荧光粉。
本发明提供的海水中微塑料含量和生物体吸收微塑料的测定方法，能够直接在海洋生物体生存的海水环境中对微塑料进行荧光标记，并检测海水环境中微塑料的含量以及在该海水环境中生存的生物体对环境中微塑料的吸收情况，对微塑料在真实环境中如何影响生物体的健康提供了准确、有效的数据参考，更对环境的保护和微塑料的治理提供了依据。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明对粘性的荧光材料提供以下实施例。
实施例1
步骤一、将3份甲基苯基硅树脂、3份聚氨基甲酸酯和12份卤磷酸钙荧光粉在120℃下搅拌40min，形成混合物M1；
步骤二、在混合物M1中，加入1.5份二乙烯苯，在100℃下搅拌30min，形成混合物M2；
步骤三、在60℃下，在混合物M2中加入2份明胶，搅拌40min，形成混合物M3；
步骤四、将混合物M3干燥后，研磨，过筛，制成直径在0.5mm-1.2mm的粉末即得到具有粘性的荧光粉材料。
实施例2
步骤一、将5.8份甲基苯基硅树脂、4.5份聚氨基甲酸酯和16份卤磷酸钙荧光粉在130℃下搅拌45min，形成混合物M1；
步骤二、在混合物M1中，加入2.5份二乙烯苯，在110℃下搅拌35min，形成混合物M2；
步骤三、在65℃下，在混合物M2中加入5份明胶，搅拌45min，形成混合物M3；
步骤四、将混合物M3干燥后，研磨，过筛，制成直径在0.5mm-1.2mm的粉末即得到具有粘性的荧光粉材料。
实施例3
步骤一、将4.5份甲基苯基硅树脂、6份聚氨基甲酸酯和13份卤磷酸钙荧光粉在125℃下搅拌50min，形成混合物M1；
步骤二、在混合物M1中，加入3份二乙烯苯，在100℃下搅拌35min，形成混合物M2；
步骤三、在70℃下，在混合物M2中加入4.5份明胶，搅拌50min，形成混合物M3；
步骤四、将混合物M3干燥后，研磨，过筛，制成直径在0.5mm-1.2mm的粉末即得到具有粘性的荧光粉材料。
在上述实施例中，采用甲基苯基硅树脂、聚氨基甲酸酯和明胶与荧光粉在高温下进行反应，能够在荧光粉的表面形成粘性膜，该粘性膜能够对聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯等微塑料具有良好的选择性结合作用。其中，加入二乙烯苯对甲基苯基硅树脂、聚氨基甲酸酯具有一定的交联作用，不仅能够增强粘性膜的粘性，而且使制成的干燥荧光粉在遇水后重新具备粘性和吸附力，从而对海水中的微塑料进行粘附。
经过测试，粘性膜包覆有荧光粉，在研磨时，由于荧光粉具有一定的强度，使制得的荧光粉的直径一般在0.8mm-1.0mm之间，而当粘性膜没有包覆荧光粉时，粉末直径一般在0.5mm以下，因此经过筛选出0.5mm-1.2mm的粉末，能够保证制备的具有粘性的荧光粉材料同时具备荧光和对微塑料的粘附性能，防止不具备荧光性能的粉末对微塑料进行误吸附，造成最终检测结果的不准确。
将本发明实施例制备的具有粘性的荧光粉材料，进行以下测试实验。
步骤a、分别采集同环境中的100L海水于两个相同体积的容器A和容器B内；
步骤b、对容器A中的海水，采用傅立叶变换显微红外光谱法测定海水中微塑料浓度，记为n1(经3次测量n1的平均值为9.23mg/L)；
步骤c、将50g具有粘性的荧光粉材料置于容器B内搅拌，采用紫外光照射容器中的海水2min-3min，对海水中的微塑料进行荧光标记；
其中，采用紫外光照射容器中的海水不仅能够提高具有粘性的荧光粉对微塑料的吸附能力，而且能够使荧光粉的荧光效果的持续时间增强，以便于后续的测试。
步骤d、加入3L的海水密度溶液后，进行搅拌；
其中海水密度溶液为氯化钠、氯化镁、硫酸钙、硫酸钾和溴化镁按照70：10：4：3：0.3比例与水的混合溶液，密度为1.23g/cm3，加入的海水密度溶液的物质与海水的成分相近，加入后不会对生存的生物体造成影响。加入海水密度溶液的原因在于，当海水中的微塑料附着具有粘性的荧光粉材料后，其密度会有一定增加，为了避免海水中的微塑料沉淀，发明人经过大量实验得出了在特定比例下加入特定量的海水密度溶液，能够在不影响生物生存的前提下，使海水中的微塑料浓度接近真实环境的浓度。
步骤e、去除容器B底部的静置沉淀物后，采用荧光光谱仪测定海水中荧光微塑料的浓度；
其中，容器B底部的静置沉淀物大部分为未附着在微塑料上的荧光材料，若不去除则会对检测造成干扰。采用申请公布号CN 105651748A的专利申请公开的方法，绘制出标准曲线后，用荧光光谱仪测定海水中荧光微塑料的浓度，记为n2(经3次测量n1的平均值为8.96mg/L)；其中，(n2-n1)/n1为2.93％。可以看出，采用本发明提供的方法测定的海水中荧光微塑料的浓度与现有技术采用傅立叶变换显微红外光谱法测定海水中微塑料的浓度，二者检测的结果大致相同。
步骤f、将10条活体鲳鱼(223g±2g)随机分为实验组和对照组，每组5条；实验组于容器B内培养7天，对照组于没有微塑料的相同环境中培养7天。
步骤g、去除容器B中的鲳鱼后，采用荧光光谱仪测定容器B内海水中荧光微塑料的浓度n3；
步骤h、采用申请公布号CN 105651748A的专利申请公开的方法，解剖容器B中的鲳鱼，采集目标组织器官，测定各目标组织器官中荧光微塑料的浓度n4。
依照上述方法进行多组实验，并将n1、n2、n3进行比较分析，便可以得知在不同微塑料浓度的海水环境中生物体对微塑料吸收程度如何，而且能为进一步微塑料浓度如何影响生物体的健康提供参考，也为海洋环境的保护和微塑料的治理提供了依据。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种海水中微塑料含量和生物体吸收微塑料的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100、采集环境中的海水于容器内；
S200、将具有粘性的荧光粉材料置于装有海水的容器内搅拌，对海水中的微塑料进行荧光标记；
S300、加入一定量的海水密度溶液后，进行搅拌；
S400、去除容器底部的静置沉淀物后，采用荧光光谱仪测定海水中荧光微塑料的浓度；
S500、将活体海洋生物置于容器内培养一段时间；
S600、去除活体海洋生物后，采用荧光光谱仪测定容器内海水中荧光微塑料的浓度；
S700、解剖活体海洋生物，采集目标组织器官，测定各目标组织器官中荧光微塑料的浓度。
2.根据权利要求1所述的海水中微塑料含量和生物体吸收微塑料的测定方法，其特征在于，所述具有粘性的荧光粉材料采用以下重量配比的组份制成：
3.根据权利要求2所述的海水中微塑料含量和生物体吸收微塑料的测定方法，其特征在于，所述具有粘性的荧光粉材料的制备方法如下：
步骤一、将甲基苯基硅树脂、聚氨基甲酸酯和荧光粉在120℃-140℃下搅拌30min-60min，形成混合物M1；
步骤二、在混合物M1中，加入二乙烯苯，在90℃-110℃下搅拌20min-40min，形成混合物M2；
步骤三、在40℃-70℃下，在混合物M2中加入明胶，搅拌30min-60min，形成混合物M3；
步骤四、将混合物M3干燥后，制成粉末即得到具有粘性的荧光粉材料。
4.根据权利要求3所述的海水中微塑料含量和生物体吸收微塑料的测定方法，其特征在于：步骤四中，制成粉末的直径在0.5mm-1.2mm之间。
5.根据权利要求4所述的海水中微塑料含量和生物体吸收微塑料的测定方法，其特征在于：
S200中，将具有粘性的荧光粉材料置于容器内搅拌时，将容器内海水温度加热至50℃-65℃，搅拌15min后，冷却至室温。
6.根据权利要求5所述的海水中微塑料含量和生物体吸收微塑料的测定方法，其特征在于：
S200中，将具有粘性的荧光粉材料置于容器内搅拌时，采用紫外光照射容器中的海水2min-3min。
7.根据权利要求1所述的海水中微塑料含量和生物体吸收微塑料的测定方法，其特征在于：
S300中，所述海水密度溶液为氯化钠、氯化镁、硫酸钙、硫酸钾、溴化镁和水的混合溶液，密度为1.10g/cm3-1.5g/cm3。
8.根据权利要求7所述的海水中微塑料含量和生物体吸收微塑料的测定方法，其特征在于：所述海水密度溶液的加入量为容器中海水体积的3％-8％。
9.根据权利要求1所述的海水中微塑料含量和生物体吸收微塑料的测定方法，其特征在于：S500中将活体海洋生物置于容器内培养时间为7天。
10.根据权利要求2所述的海水中微塑料含量和生物体吸收微塑料的测定方法，其特征在于：所述荧光粉为卤磷酸钙荧光粉。
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